analisa tekuk kolom baja ringan ( zincalume ) dan baja...
Embed Size (px)
TRANSCRIPT

ANALISA TEKUK KOLOM BAJA RINGAN
( ZINCALUME ) DAN BAJA KONVENSIONAL
(Studi Literature)
TUGASAKHIR
DlAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS-TUGAS DAN MEMENlfHl
SYARAT UNTUK MENEMPUH UJIAN SARJANA TEKNIK SIPIL
Disusun Oleh
JESANNA OKTAVIA SlAGIAN
NIM 050424 011
JURVSAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM PENDIDlKAN EKSTENSION
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
~8
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
rahmat Karunia-NYA yang telah memberikan petunjuk kesehatan dan kekuatan
kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini
Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat
untuk menempuh ujian sarjana pada fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas
Sumatera Utara Program Pendidikan Ekstension
Adapun Judul Tugas akhir ini adalah ANALlSA TEKUK KOLOM BAJA
KONVENSIONAL DAN BAJA RINGAN (ZINCALUM)
Dalam penulisan tugas akhir ini penulis hanyak mendapat hantuan dan
himhingan dari berbagai pihak baik bantuan berupa dukungan moral materil maupun
spritual Dalam kesempatan ini penyusun mengucapkan hanyak terima kasih kepada
1 Bapak Prof DR Ing Johannes Tarigan MSc Ketua Jurusan Teknik Sipil
2 Bapak Ir Faisal Ezeddin MS Koordinator Program Pendidikan Ekstension
Departemen Teknik Sipil
3 Bapak Ir Sanci Barus MT Dosen Pembimbing penulis dalam penulisan
Tugas Akhir ini
4 Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil yang telah mendidik penulis
5 Pegawai Administrasi Departemen Teknik Sipil
6 Orang Tua Saudara dan Rekan-rekan penulis
7 Serta pihak-pihak lain yang turut berperan serta dalam penyelesaian tugas
akhir ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
Penyusun sudah berusaha semaksimal mungkin untuk menyusun laporan
ini dengan baik karena keterbatasan kemampuan yang dimiliki oleh penyusun
penyusun mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang sifatnya membangun
untuk perbaikan laporan ini
Semoga laporan ini berrnanfaat bagi siapapun yang membacanya pada
umumnya dan khususnya bagi penyusun
Medan Januari 2008
Hormat saya
Penyusun
Jesanna Oktavia Siagian NIM 050 424 011
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTARISI
KATA PENGANTAR
DAFTAR ASISTENSI DOSEN II
DAFT AR lSI iii
ABSTRAK v
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR TABEL vii
BABIPENDAHULUAN
11 Latar Belakang
12 Permasalahan 3
13 Tujuan 3
14 Pembatasan Masalah 4
15 Metodologi 4
BAB II TEORI TEKUK PADA KOLOM
21 Umum dan latar Belakang 5
22 Profil Baja Ringan 6
221 Penampang Struktur Individu 6
222 Penampang Panel dan Dek 7
223 Tegangan Leleh Tarik dan Kurva Tegangan dan Regangan 8
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
231 Tegangan dan Regangan Baja Konvensional 11
24 Tekuk Kolom 12
25 Pembebanan 14
26 Kolom Euler 15
27 Analisis Kolorn 15
BAB III ANALISIS TEKUK
31 Tekuk Pada Batang Prismatis 20
311 Angka Kelangsingan 21
32 Analisa Beban Kritis Pada Profil Ganda 23
321 Umum 23
322 Sumbu Utama Sumbu Bahan Sumbu Bebas Bahan 23
33 Analisa Profil Ganda 24
34 Dimensi Pelat Kopel 25
BAB IV PERHITUNGAN 27
BAB V KESIMPll LAN DAN SARAN 49
DAFTAR PUSTAKA
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
ABSTRAK
Dalam merencanakan suatu struktur gedung tentunya diinginkan struktur yang
kuat indah aman dan ekonomis struktur gedung khususnya kolom Pengaruh gaya
tekan aksial sering di jumpai pada struktur ini Dan pada saat ini berbagai jenis bahan
bangunan altematifsangat banyak salah satunya adalahjenis baja ringan (Zincalume)
Dalam tugas akhir ini dibahas mengenai struktur kolom dengan memakai
material baja konvensional dan material baja ringan mutu tinggi Tujuannya adalah
untuk mengetahui efisiensi atau optimalnya perencanaan dengan menggunakan
material baja konvensional dan material baja ringan mutu tinggi dengan
membandingkan luasan antara material baja konvensional dan material baja ringan
mutu tinggi dengan bentang yang sama dan di bebani beban yang sama serta untuk
mengetahui keuntungan dan kerugian dari pemakaian material baja ringan mutu
tinggi
Dari analisis perhitungan nantinya dapat disimpulkan bahwa material baja
konvensional lebih effisien di lihat dari kekuatan ( karena mampu menahan untuk
kolom yang panjang ) dibandingkan dengan material baja ringan mutu tinggi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR GAMBAR dan GRAFIK
Gambar 11
Gambar 21
Gambar 22
Gambar 23
Gambar 24
Gambar 25
Gambar 26
Gambar 27
Gambar 28
Gambar 31
Grafik 41
Grafik 42
Grafik 43
Grafik 44
Batang yang tertekuk akibat gaya aksial 3
Batang yang Tertekuk akibat gaya aksial 5
Profit Individu Baja Ringan 6
Profil Panel Dek Baja Ringan 7
Grafik Hubungan Tegangan- Regangan 8
Tegangan regangan Baja Konvensional 10
Batang Lurus yang dibebani oleh gaya aksial 16
Potongan Batang sejauh x dari tumpuan 17
Kolorn Terdeformasi 17
Profil Ganda 25
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tunggal 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada prof I tersusun 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tersusun
Dengan pelat kopel 52
Grafik hubungan berat profil dengan panjang kolom
pada profil tunggal 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Faktor K untuk Berbagai PerIetakan 23
Tabel 41 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 2 m 48
Tabel 42 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 25 m 49
Tabel43 Pcrbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dcngan Panjang Kolom 3 m 49
Tabcl 44 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan Panjang Kolom 35 m 50
Tabel 45 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvcnsional
dcngan Panjang Kolom 4 m 50
Tabel 46 Berat Struktur Rangka BajaKonvcnsional 52
Tabel47 Berat Total Struktur Rangka Baja Ringan 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABJ
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang Masalah
Pada suatu konstruksi bangunan tidak terlepas dari element-element pelat kolom
maupun balok-kolorn Masing masing element tersebut akan memikul gaya-gaya seperti
moment normal maupun lintang walaupun persentasenya berbeda antara satu dengan
yang lainnya Struktur yang memikul gaya normal pada umumnya terdapat pada kolorn
baik tekan maupun tarik sehingga terjadi sebuah tegangan normal Juga terdapat
deformasi berupa pendekatan akibat gaya normal tekan dan perpanjangan akibat gaya
normal tarik Jika semua ini masih dalam batas-batas yang diijinkan maka konstruksi ini
dikatakan stabil Kolom merupakan konstruksi yang langsung berhubungan dengan
pondasi dan yang menyebarkan beban dari bangunan ke pondasi sehingga yang menahan
beban dari suatu bangunan adalah kolom Pada saat ini rangka untuk kolom adalah baja
konvensional namun pada saat ini ada alternative bahan yang lain yakni rangka yang dari
baja ringan Seperti yang kita ketahui selama ini bahwa kebanyakan penggunaan baja
ringan untuk konstruksi rangka atap ( kuda-kuda ) disini penulis ingin mencoba
membahas dan menggembangkan penggunaan baja ringan untuk struktur kolom
Untuk struktur yang ramping dimana ukuran panjangnya sangat besar dibanding
dengan jari-jari inersianya maka kestabilan bukan hanya ditentukan oleh deformasi tetapi
harus ditinjau kontrol tekuk batang akibat gaya aksial tekan Apabila gaya aksial tekan
diperbesar maka tekukan akan semakin besar sehingga dapat mengakibatkan
ketidakstabilan struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
2
Besarnya gaya yang mengakibatkan struktur berada dalam batas stabil disebut
beban kritis yang biasanya ditulis dengan Per Dimana besarnya beban krritis ini
dipengaruhi oleh
bull Elastisitas bahan
bull Dimensi struktur
bull Jen is pernbebanan
bull Faktor pengukuran
Pada batang yang mengalami gaya aksial tckan maka deforrnasi yang terjadi mulashy
mula adalah perpendekan Jika beban ditambah rnaka akan tcrjadi bengkokan akibat
tertekuknya batang terse but Jika mclebihi hcban kritis maka batang akan mengalami
patah dan sudah tentu dihindari dalarn suatu perencanaan l Intuk mcnghindari bahaya
diatas perlu kiranya dikctahui berapa besar beban kritis yang dapat dipikul oleh suatu
balang dengan mcmpcrhitungkan pcngaruh hal-hal yang discbut diatas
Kcmajuan teknologi di bidang material baja khususnya baja ringan telah dapat
mcrnproduksi baja ringan dengan mutu yang tinggi yakni dcngan kckuatan tarik
minimum sebesar 550 mpa Bahan baja ringan ( Zincalum ) ini dilapis olch perpaduan
dari 435 Seng 55 aluminium dan 15lt~o silicon sehingga material baja ini disamping
rnernpunyai kekutan tarik yang tinggi juga tahan terhadap karat dan korosi Bahan baja
inilah yang Lelah banyak dipakai dincgara-negara rnaju untuk rnenggantikan bahan
pelapis atap dan juga dirol sccara dingin rnenjadi profil baja berbentuk C Material baja
ini dinamakan Zincalum
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
3
Keunggulan dari bahan baja ini dibandingkan dengan bahan baja biasa ( mild steel)
bahan baja ini mempunyai kekutan tarik yang lebih tinggi tidak mengalami korosi
ringan dan tidak memerlukan pengecatan
p
+
L
t p
Garnbar 11 Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
Jika dimensi struktur batang tcrtekan di sepanjang batang maka tekuk (buckling)
yang terjadi pada suatu kondisi tertcntu akan berbentuk seperti garnbar 11 diatas
dimana bcsarnya dapat dihitung sebcsar y
12 Permasalahan
Baja rnerupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya sehingga harus
memenuhi standar yang telah ditctapkan Dalam hal ini konstruksi yang akan di anal isis
adalah kolom Karena konstruksi kolorn adalah suatu konstruksi yang pada umumnya
paling sering mcngalarni gaya yaitu gaya aksial Gaya aksial tckan merupakan gaya yang
utama dalarn rnenyebabkan tekuk pada batang (kolom)
Dalam tugas akhir ini penulis akan mernbahas tekuk ini serta perhitungan beban
kritis pada saat kolom mengalami pcrnbebanan sarnpai batas elastis dengan
memvariasikan tampang (tunggal dan ganda) serta jenis bahan yang berbeda yakni baja
konvensional dan baja ringan Zincalum Sehingga dengan variasi tersebut diketahui
beban aksial maksimum paling ekonomis yang dapat dipikul kolom baja struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
4
13 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mernbandingkan besarya luasan profil dan
berat profil pada suatu kolom akibat gaya aksial pada baja ringan dan baja konvensional
dengan mengarnbi I type penampang yang sama dan
l4Pcmbatasan Masalah
lJntuk menyelesaikan tulisan ini penulis rnembatasi masalah dengan asurnsi-asumsi
sebagai berikut
bull Beban clastis menurut Hukurn Hooke
bull Material hornogcn dan isoiropis
bull Batang yang ditinjau rncrupakan batang tersusun prismatis yang dianggap bckcrja
sama lurus sernpurna dirnana behan aksial tekan di kcdua ujungnya yang bckerja
pada garis gaya kcdua ujungnya sarna besar
bull Profil tersusun Back-hack
bull Profil Majernuk dengan pclat kopel sebagai Penghubung
l5Metodolo~i
Metode yang dipergunakan dalarn tugas akhir ini adalah menggunakan anal isis
secara rnaternatis dengan pcnggunakan beberapa literature buku-buku
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BAB II
TINJAlJAN PUSTAKA
21 Umum dan Latar Belakang
Dalam bab ini kita akan membicarakan batang yang mengalami tegangan tekan
aksial Dengan berbagai macam sebutan seperti kolom tiang tonggak dan batang desak
batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekanan aksial saja Namun bila
pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat
diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu diujung kolom bersifat simetris
dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung maka batang
tekan dapat direncanakan dengan aman sebagai kolom yang dibebani secara konsentis
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat
dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya sedangkan keadaan yang umum yaitu
lenturan mendadak akibat ketidak stabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang
sepenuhnya tercapai Keadaan demikian yang kita sebut dengan tekuk (buckling)
p
~
Y L
t p
Gambar 2] Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
5 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
rahmat Karunia-NYA yang telah memberikan petunjuk kesehatan dan kekuatan
kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penulisan Tugas Akhir ini
Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat
untuk menempuh ujian sarjana pada fakultas Teknik Jurusan Sipil Universitas
Sumatera Utara Program Pendidikan Ekstension
Adapun Judul Tugas akhir ini adalah ANALlSA TEKUK KOLOM BAJA
KONVENSIONAL DAN BAJA RINGAN (ZINCALUM)
Dalam penulisan tugas akhir ini penulis hanyak mendapat hantuan dan
himhingan dari berbagai pihak baik bantuan berupa dukungan moral materil maupun
spritual Dalam kesempatan ini penyusun mengucapkan hanyak terima kasih kepada
1 Bapak Prof DR Ing Johannes Tarigan MSc Ketua Jurusan Teknik Sipil
2 Bapak Ir Faisal Ezeddin MS Koordinator Program Pendidikan Ekstension
Departemen Teknik Sipil
3 Bapak Ir Sanci Barus MT Dosen Pembimbing penulis dalam penulisan
Tugas Akhir ini
4 Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Sipil yang telah mendidik penulis
5 Pegawai Administrasi Departemen Teknik Sipil
6 Orang Tua Saudara dan Rekan-rekan penulis
7 Serta pihak-pihak lain yang turut berperan serta dalam penyelesaian tugas
akhir ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
Penyusun sudah berusaha semaksimal mungkin untuk menyusun laporan
ini dengan baik karena keterbatasan kemampuan yang dimiliki oleh penyusun
penyusun mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang sifatnya membangun
untuk perbaikan laporan ini
Semoga laporan ini berrnanfaat bagi siapapun yang membacanya pada
umumnya dan khususnya bagi penyusun
Medan Januari 2008
Hormat saya
Penyusun
Jesanna Oktavia Siagian NIM 050 424 011
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTARISI
KATA PENGANTAR
DAFTAR ASISTENSI DOSEN II
DAFT AR lSI iii
ABSTRAK v
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR TABEL vii
BABIPENDAHULUAN
11 Latar Belakang
12 Permasalahan 3
13 Tujuan 3
14 Pembatasan Masalah 4
15 Metodologi 4
BAB II TEORI TEKUK PADA KOLOM
21 Umum dan latar Belakang 5
22 Profil Baja Ringan 6
221 Penampang Struktur Individu 6
222 Penampang Panel dan Dek 7
223 Tegangan Leleh Tarik dan Kurva Tegangan dan Regangan 8
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
231 Tegangan dan Regangan Baja Konvensional 11
24 Tekuk Kolom 12
25 Pembebanan 14
26 Kolom Euler 15
27 Analisis Kolorn 15
BAB III ANALISIS TEKUK
31 Tekuk Pada Batang Prismatis 20
311 Angka Kelangsingan 21
32 Analisa Beban Kritis Pada Profil Ganda 23
321 Umum 23
322 Sumbu Utama Sumbu Bahan Sumbu Bebas Bahan 23
33 Analisa Profil Ganda 24
34 Dimensi Pelat Kopel 25
BAB IV PERHITUNGAN 27
BAB V KESIMPll LAN DAN SARAN 49
DAFTAR PUSTAKA
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
ABSTRAK
Dalam merencanakan suatu struktur gedung tentunya diinginkan struktur yang
kuat indah aman dan ekonomis struktur gedung khususnya kolom Pengaruh gaya
tekan aksial sering di jumpai pada struktur ini Dan pada saat ini berbagai jenis bahan
bangunan altematifsangat banyak salah satunya adalahjenis baja ringan (Zincalume)
Dalam tugas akhir ini dibahas mengenai struktur kolom dengan memakai
material baja konvensional dan material baja ringan mutu tinggi Tujuannya adalah
untuk mengetahui efisiensi atau optimalnya perencanaan dengan menggunakan
material baja konvensional dan material baja ringan mutu tinggi dengan
membandingkan luasan antara material baja konvensional dan material baja ringan
mutu tinggi dengan bentang yang sama dan di bebani beban yang sama serta untuk
mengetahui keuntungan dan kerugian dari pemakaian material baja ringan mutu
tinggi
Dari analisis perhitungan nantinya dapat disimpulkan bahwa material baja
konvensional lebih effisien di lihat dari kekuatan ( karena mampu menahan untuk
kolom yang panjang ) dibandingkan dengan material baja ringan mutu tinggi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR GAMBAR dan GRAFIK
Gambar 11
Gambar 21
Gambar 22
Gambar 23
Gambar 24
Gambar 25
Gambar 26
Gambar 27
Gambar 28
Gambar 31
Grafik 41
Grafik 42
Grafik 43
Grafik 44
Batang yang tertekuk akibat gaya aksial 3
Batang yang Tertekuk akibat gaya aksial 5
Profit Individu Baja Ringan 6
Profil Panel Dek Baja Ringan 7
Grafik Hubungan Tegangan- Regangan 8
Tegangan regangan Baja Konvensional 10
Batang Lurus yang dibebani oleh gaya aksial 16
Potongan Batang sejauh x dari tumpuan 17
Kolorn Terdeformasi 17
Profil Ganda 25
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tunggal 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada prof I tersusun 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tersusun
Dengan pelat kopel 52
Grafik hubungan berat profil dengan panjang kolom
pada profil tunggal 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Faktor K untuk Berbagai PerIetakan 23
Tabel 41 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 2 m 48
Tabel 42 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 25 m 49
Tabel43 Pcrbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dcngan Panjang Kolom 3 m 49
Tabcl 44 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan Panjang Kolom 35 m 50
Tabel 45 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvcnsional
dcngan Panjang Kolom 4 m 50
Tabel 46 Berat Struktur Rangka BajaKonvcnsional 52
Tabel47 Berat Total Struktur Rangka Baja Ringan 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABJ
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang Masalah
Pada suatu konstruksi bangunan tidak terlepas dari element-element pelat kolom
maupun balok-kolorn Masing masing element tersebut akan memikul gaya-gaya seperti
moment normal maupun lintang walaupun persentasenya berbeda antara satu dengan
yang lainnya Struktur yang memikul gaya normal pada umumnya terdapat pada kolorn
baik tekan maupun tarik sehingga terjadi sebuah tegangan normal Juga terdapat
deformasi berupa pendekatan akibat gaya normal tekan dan perpanjangan akibat gaya
normal tarik Jika semua ini masih dalam batas-batas yang diijinkan maka konstruksi ini
dikatakan stabil Kolom merupakan konstruksi yang langsung berhubungan dengan
pondasi dan yang menyebarkan beban dari bangunan ke pondasi sehingga yang menahan
beban dari suatu bangunan adalah kolom Pada saat ini rangka untuk kolom adalah baja
konvensional namun pada saat ini ada alternative bahan yang lain yakni rangka yang dari
baja ringan Seperti yang kita ketahui selama ini bahwa kebanyakan penggunaan baja
ringan untuk konstruksi rangka atap ( kuda-kuda ) disini penulis ingin mencoba
membahas dan menggembangkan penggunaan baja ringan untuk struktur kolom
Untuk struktur yang ramping dimana ukuran panjangnya sangat besar dibanding
dengan jari-jari inersianya maka kestabilan bukan hanya ditentukan oleh deformasi tetapi
harus ditinjau kontrol tekuk batang akibat gaya aksial tekan Apabila gaya aksial tekan
diperbesar maka tekukan akan semakin besar sehingga dapat mengakibatkan
ketidakstabilan struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
2
Besarnya gaya yang mengakibatkan struktur berada dalam batas stabil disebut
beban kritis yang biasanya ditulis dengan Per Dimana besarnya beban krritis ini
dipengaruhi oleh
bull Elastisitas bahan
bull Dimensi struktur
bull Jen is pernbebanan
bull Faktor pengukuran
Pada batang yang mengalami gaya aksial tckan maka deforrnasi yang terjadi mulashy
mula adalah perpendekan Jika beban ditambah rnaka akan tcrjadi bengkokan akibat
tertekuknya batang terse but Jika mclebihi hcban kritis maka batang akan mengalami
patah dan sudah tentu dihindari dalarn suatu perencanaan l Intuk mcnghindari bahaya
diatas perlu kiranya dikctahui berapa besar beban kritis yang dapat dipikul oleh suatu
balang dengan mcmpcrhitungkan pcngaruh hal-hal yang discbut diatas
Kcmajuan teknologi di bidang material baja khususnya baja ringan telah dapat
mcrnproduksi baja ringan dengan mutu yang tinggi yakni dcngan kckuatan tarik
minimum sebesar 550 mpa Bahan baja ringan ( Zincalum ) ini dilapis olch perpaduan
dari 435 Seng 55 aluminium dan 15lt~o silicon sehingga material baja ini disamping
rnernpunyai kekutan tarik yang tinggi juga tahan terhadap karat dan korosi Bahan baja
inilah yang Lelah banyak dipakai dincgara-negara rnaju untuk rnenggantikan bahan
pelapis atap dan juga dirol sccara dingin rnenjadi profil baja berbentuk C Material baja
ini dinamakan Zincalum
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
3
Keunggulan dari bahan baja ini dibandingkan dengan bahan baja biasa ( mild steel)
bahan baja ini mempunyai kekutan tarik yang lebih tinggi tidak mengalami korosi
ringan dan tidak memerlukan pengecatan
p
+
L
t p
Garnbar 11 Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
Jika dimensi struktur batang tcrtekan di sepanjang batang maka tekuk (buckling)
yang terjadi pada suatu kondisi tertcntu akan berbentuk seperti garnbar 11 diatas
dimana bcsarnya dapat dihitung sebcsar y
12 Permasalahan
Baja rnerupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya sehingga harus
memenuhi standar yang telah ditctapkan Dalam hal ini konstruksi yang akan di anal isis
adalah kolom Karena konstruksi kolorn adalah suatu konstruksi yang pada umumnya
paling sering mcngalarni gaya yaitu gaya aksial Gaya aksial tckan merupakan gaya yang
utama dalarn rnenyebabkan tekuk pada batang (kolom)
Dalam tugas akhir ini penulis akan mernbahas tekuk ini serta perhitungan beban
kritis pada saat kolom mengalami pcrnbebanan sarnpai batas elastis dengan
memvariasikan tampang (tunggal dan ganda) serta jenis bahan yang berbeda yakni baja
konvensional dan baja ringan Zincalum Sehingga dengan variasi tersebut diketahui
beban aksial maksimum paling ekonomis yang dapat dipikul kolom baja struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
4
13 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mernbandingkan besarya luasan profil dan
berat profil pada suatu kolom akibat gaya aksial pada baja ringan dan baja konvensional
dengan mengarnbi I type penampang yang sama dan
l4Pcmbatasan Masalah
lJntuk menyelesaikan tulisan ini penulis rnembatasi masalah dengan asurnsi-asumsi
sebagai berikut
bull Beban clastis menurut Hukurn Hooke
bull Material hornogcn dan isoiropis
bull Batang yang ditinjau rncrupakan batang tersusun prismatis yang dianggap bckcrja
sama lurus sernpurna dirnana behan aksial tekan di kcdua ujungnya yang bckerja
pada garis gaya kcdua ujungnya sarna besar
bull Profil tersusun Back-hack
bull Profil Majernuk dengan pclat kopel sebagai Penghubung
l5Metodolo~i
Metode yang dipergunakan dalarn tugas akhir ini adalah menggunakan anal isis
secara rnaternatis dengan pcnggunakan beberapa literature buku-buku
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BAB II
TINJAlJAN PUSTAKA
21 Umum dan Latar Belakang
Dalam bab ini kita akan membicarakan batang yang mengalami tegangan tekan
aksial Dengan berbagai macam sebutan seperti kolom tiang tonggak dan batang desak
batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekanan aksial saja Namun bila
pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat
diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu diujung kolom bersifat simetris
dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung maka batang
tekan dapat direncanakan dengan aman sebagai kolom yang dibebani secara konsentis
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat
dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya sedangkan keadaan yang umum yaitu
lenturan mendadak akibat ketidak stabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang
sepenuhnya tercapai Keadaan demikian yang kita sebut dengan tekuk (buckling)
p
~
Y L
t p
Gambar 2] Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
5 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

Penyusun sudah berusaha semaksimal mungkin untuk menyusun laporan
ini dengan baik karena keterbatasan kemampuan yang dimiliki oleh penyusun
penyusun mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang sifatnya membangun
untuk perbaikan laporan ini
Semoga laporan ini berrnanfaat bagi siapapun yang membacanya pada
umumnya dan khususnya bagi penyusun
Medan Januari 2008
Hormat saya
Penyusun
Jesanna Oktavia Siagian NIM 050 424 011
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTARISI
KATA PENGANTAR
DAFTAR ASISTENSI DOSEN II
DAFT AR lSI iii
ABSTRAK v
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR TABEL vii
BABIPENDAHULUAN
11 Latar Belakang
12 Permasalahan 3
13 Tujuan 3
14 Pembatasan Masalah 4
15 Metodologi 4
BAB II TEORI TEKUK PADA KOLOM
21 Umum dan latar Belakang 5
22 Profil Baja Ringan 6
221 Penampang Struktur Individu 6
222 Penampang Panel dan Dek 7
223 Tegangan Leleh Tarik dan Kurva Tegangan dan Regangan 8
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
231 Tegangan dan Regangan Baja Konvensional 11
24 Tekuk Kolom 12
25 Pembebanan 14
26 Kolom Euler 15
27 Analisis Kolorn 15
BAB III ANALISIS TEKUK
31 Tekuk Pada Batang Prismatis 20
311 Angka Kelangsingan 21
32 Analisa Beban Kritis Pada Profil Ganda 23
321 Umum 23
322 Sumbu Utama Sumbu Bahan Sumbu Bebas Bahan 23
33 Analisa Profil Ganda 24
34 Dimensi Pelat Kopel 25
BAB IV PERHITUNGAN 27
BAB V KESIMPll LAN DAN SARAN 49
DAFTAR PUSTAKA
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
ABSTRAK
Dalam merencanakan suatu struktur gedung tentunya diinginkan struktur yang
kuat indah aman dan ekonomis struktur gedung khususnya kolom Pengaruh gaya
tekan aksial sering di jumpai pada struktur ini Dan pada saat ini berbagai jenis bahan
bangunan altematifsangat banyak salah satunya adalahjenis baja ringan (Zincalume)
Dalam tugas akhir ini dibahas mengenai struktur kolom dengan memakai
material baja konvensional dan material baja ringan mutu tinggi Tujuannya adalah
untuk mengetahui efisiensi atau optimalnya perencanaan dengan menggunakan
material baja konvensional dan material baja ringan mutu tinggi dengan
membandingkan luasan antara material baja konvensional dan material baja ringan
mutu tinggi dengan bentang yang sama dan di bebani beban yang sama serta untuk
mengetahui keuntungan dan kerugian dari pemakaian material baja ringan mutu
tinggi
Dari analisis perhitungan nantinya dapat disimpulkan bahwa material baja
konvensional lebih effisien di lihat dari kekuatan ( karena mampu menahan untuk
kolom yang panjang ) dibandingkan dengan material baja ringan mutu tinggi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR GAMBAR dan GRAFIK
Gambar 11
Gambar 21
Gambar 22
Gambar 23
Gambar 24
Gambar 25
Gambar 26
Gambar 27
Gambar 28
Gambar 31
Grafik 41
Grafik 42
Grafik 43
Grafik 44
Batang yang tertekuk akibat gaya aksial 3
Batang yang Tertekuk akibat gaya aksial 5
Profit Individu Baja Ringan 6
Profil Panel Dek Baja Ringan 7
Grafik Hubungan Tegangan- Regangan 8
Tegangan regangan Baja Konvensional 10
Batang Lurus yang dibebani oleh gaya aksial 16
Potongan Batang sejauh x dari tumpuan 17
Kolorn Terdeformasi 17
Profil Ganda 25
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tunggal 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada prof I tersusun 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tersusun
Dengan pelat kopel 52
Grafik hubungan berat profil dengan panjang kolom
pada profil tunggal 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Faktor K untuk Berbagai PerIetakan 23
Tabel 41 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 2 m 48
Tabel 42 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 25 m 49
Tabel43 Pcrbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dcngan Panjang Kolom 3 m 49
Tabcl 44 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan Panjang Kolom 35 m 50
Tabel 45 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvcnsional
dcngan Panjang Kolom 4 m 50
Tabel 46 Berat Struktur Rangka BajaKonvcnsional 52
Tabel47 Berat Total Struktur Rangka Baja Ringan 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABJ
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang Masalah
Pada suatu konstruksi bangunan tidak terlepas dari element-element pelat kolom
maupun balok-kolorn Masing masing element tersebut akan memikul gaya-gaya seperti
moment normal maupun lintang walaupun persentasenya berbeda antara satu dengan
yang lainnya Struktur yang memikul gaya normal pada umumnya terdapat pada kolorn
baik tekan maupun tarik sehingga terjadi sebuah tegangan normal Juga terdapat
deformasi berupa pendekatan akibat gaya normal tekan dan perpanjangan akibat gaya
normal tarik Jika semua ini masih dalam batas-batas yang diijinkan maka konstruksi ini
dikatakan stabil Kolom merupakan konstruksi yang langsung berhubungan dengan
pondasi dan yang menyebarkan beban dari bangunan ke pondasi sehingga yang menahan
beban dari suatu bangunan adalah kolom Pada saat ini rangka untuk kolom adalah baja
konvensional namun pada saat ini ada alternative bahan yang lain yakni rangka yang dari
baja ringan Seperti yang kita ketahui selama ini bahwa kebanyakan penggunaan baja
ringan untuk konstruksi rangka atap ( kuda-kuda ) disini penulis ingin mencoba
membahas dan menggembangkan penggunaan baja ringan untuk struktur kolom
Untuk struktur yang ramping dimana ukuran panjangnya sangat besar dibanding
dengan jari-jari inersianya maka kestabilan bukan hanya ditentukan oleh deformasi tetapi
harus ditinjau kontrol tekuk batang akibat gaya aksial tekan Apabila gaya aksial tekan
diperbesar maka tekukan akan semakin besar sehingga dapat mengakibatkan
ketidakstabilan struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
2
Besarnya gaya yang mengakibatkan struktur berada dalam batas stabil disebut
beban kritis yang biasanya ditulis dengan Per Dimana besarnya beban krritis ini
dipengaruhi oleh
bull Elastisitas bahan
bull Dimensi struktur
bull Jen is pernbebanan
bull Faktor pengukuran
Pada batang yang mengalami gaya aksial tckan maka deforrnasi yang terjadi mulashy
mula adalah perpendekan Jika beban ditambah rnaka akan tcrjadi bengkokan akibat
tertekuknya batang terse but Jika mclebihi hcban kritis maka batang akan mengalami
patah dan sudah tentu dihindari dalarn suatu perencanaan l Intuk mcnghindari bahaya
diatas perlu kiranya dikctahui berapa besar beban kritis yang dapat dipikul oleh suatu
balang dengan mcmpcrhitungkan pcngaruh hal-hal yang discbut diatas
Kcmajuan teknologi di bidang material baja khususnya baja ringan telah dapat
mcrnproduksi baja ringan dengan mutu yang tinggi yakni dcngan kckuatan tarik
minimum sebesar 550 mpa Bahan baja ringan ( Zincalum ) ini dilapis olch perpaduan
dari 435 Seng 55 aluminium dan 15lt~o silicon sehingga material baja ini disamping
rnernpunyai kekutan tarik yang tinggi juga tahan terhadap karat dan korosi Bahan baja
inilah yang Lelah banyak dipakai dincgara-negara rnaju untuk rnenggantikan bahan
pelapis atap dan juga dirol sccara dingin rnenjadi profil baja berbentuk C Material baja
ini dinamakan Zincalum
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
3
Keunggulan dari bahan baja ini dibandingkan dengan bahan baja biasa ( mild steel)
bahan baja ini mempunyai kekutan tarik yang lebih tinggi tidak mengalami korosi
ringan dan tidak memerlukan pengecatan
p
+
L
t p
Garnbar 11 Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
Jika dimensi struktur batang tcrtekan di sepanjang batang maka tekuk (buckling)
yang terjadi pada suatu kondisi tertcntu akan berbentuk seperti garnbar 11 diatas
dimana bcsarnya dapat dihitung sebcsar y
12 Permasalahan
Baja rnerupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya sehingga harus
memenuhi standar yang telah ditctapkan Dalam hal ini konstruksi yang akan di anal isis
adalah kolom Karena konstruksi kolorn adalah suatu konstruksi yang pada umumnya
paling sering mcngalarni gaya yaitu gaya aksial Gaya aksial tckan merupakan gaya yang
utama dalarn rnenyebabkan tekuk pada batang (kolom)
Dalam tugas akhir ini penulis akan mernbahas tekuk ini serta perhitungan beban
kritis pada saat kolom mengalami pcrnbebanan sarnpai batas elastis dengan
memvariasikan tampang (tunggal dan ganda) serta jenis bahan yang berbeda yakni baja
konvensional dan baja ringan Zincalum Sehingga dengan variasi tersebut diketahui
beban aksial maksimum paling ekonomis yang dapat dipikul kolom baja struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
4
13 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mernbandingkan besarya luasan profil dan
berat profil pada suatu kolom akibat gaya aksial pada baja ringan dan baja konvensional
dengan mengarnbi I type penampang yang sama dan
l4Pcmbatasan Masalah
lJntuk menyelesaikan tulisan ini penulis rnembatasi masalah dengan asurnsi-asumsi
sebagai berikut
bull Beban clastis menurut Hukurn Hooke
bull Material hornogcn dan isoiropis
bull Batang yang ditinjau rncrupakan batang tersusun prismatis yang dianggap bckcrja
sama lurus sernpurna dirnana behan aksial tekan di kcdua ujungnya yang bckerja
pada garis gaya kcdua ujungnya sarna besar
bull Profil tersusun Back-hack
bull Profil Majernuk dengan pclat kopel sebagai Penghubung
l5Metodolo~i
Metode yang dipergunakan dalarn tugas akhir ini adalah menggunakan anal isis
secara rnaternatis dengan pcnggunakan beberapa literature buku-buku
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BAB II
TINJAlJAN PUSTAKA
21 Umum dan Latar Belakang
Dalam bab ini kita akan membicarakan batang yang mengalami tegangan tekan
aksial Dengan berbagai macam sebutan seperti kolom tiang tonggak dan batang desak
batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekanan aksial saja Namun bila
pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat
diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu diujung kolom bersifat simetris
dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung maka batang
tekan dapat direncanakan dengan aman sebagai kolom yang dibebani secara konsentis
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat
dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya sedangkan keadaan yang umum yaitu
lenturan mendadak akibat ketidak stabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang
sepenuhnya tercapai Keadaan demikian yang kita sebut dengan tekuk (buckling)
p
~
Y L
t p
Gambar 2] Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
5 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

DAFTARISI
KATA PENGANTAR
DAFTAR ASISTENSI DOSEN II
DAFT AR lSI iii
ABSTRAK v
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR TABEL vii
BABIPENDAHULUAN
11 Latar Belakang
12 Permasalahan 3
13 Tujuan 3
14 Pembatasan Masalah 4
15 Metodologi 4
BAB II TEORI TEKUK PADA KOLOM
21 Umum dan latar Belakang 5
22 Profil Baja Ringan 6
221 Penampang Struktur Individu 6
222 Penampang Panel dan Dek 7
223 Tegangan Leleh Tarik dan Kurva Tegangan dan Regangan 8
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
231 Tegangan dan Regangan Baja Konvensional 11
24 Tekuk Kolom 12
25 Pembebanan 14
26 Kolom Euler 15
27 Analisis Kolorn 15
BAB III ANALISIS TEKUK
31 Tekuk Pada Batang Prismatis 20
311 Angka Kelangsingan 21
32 Analisa Beban Kritis Pada Profil Ganda 23
321 Umum 23
322 Sumbu Utama Sumbu Bahan Sumbu Bebas Bahan 23
33 Analisa Profil Ganda 24
34 Dimensi Pelat Kopel 25
BAB IV PERHITUNGAN 27
BAB V KESIMPll LAN DAN SARAN 49
DAFTAR PUSTAKA
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
ABSTRAK
Dalam merencanakan suatu struktur gedung tentunya diinginkan struktur yang
kuat indah aman dan ekonomis struktur gedung khususnya kolom Pengaruh gaya
tekan aksial sering di jumpai pada struktur ini Dan pada saat ini berbagai jenis bahan
bangunan altematifsangat banyak salah satunya adalahjenis baja ringan (Zincalume)
Dalam tugas akhir ini dibahas mengenai struktur kolom dengan memakai
material baja konvensional dan material baja ringan mutu tinggi Tujuannya adalah
untuk mengetahui efisiensi atau optimalnya perencanaan dengan menggunakan
material baja konvensional dan material baja ringan mutu tinggi dengan
membandingkan luasan antara material baja konvensional dan material baja ringan
mutu tinggi dengan bentang yang sama dan di bebani beban yang sama serta untuk
mengetahui keuntungan dan kerugian dari pemakaian material baja ringan mutu
tinggi
Dari analisis perhitungan nantinya dapat disimpulkan bahwa material baja
konvensional lebih effisien di lihat dari kekuatan ( karena mampu menahan untuk
kolom yang panjang ) dibandingkan dengan material baja ringan mutu tinggi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR GAMBAR dan GRAFIK
Gambar 11
Gambar 21
Gambar 22
Gambar 23
Gambar 24
Gambar 25
Gambar 26
Gambar 27
Gambar 28
Gambar 31
Grafik 41
Grafik 42
Grafik 43
Grafik 44
Batang yang tertekuk akibat gaya aksial 3
Batang yang Tertekuk akibat gaya aksial 5
Profit Individu Baja Ringan 6
Profil Panel Dek Baja Ringan 7
Grafik Hubungan Tegangan- Regangan 8
Tegangan regangan Baja Konvensional 10
Batang Lurus yang dibebani oleh gaya aksial 16
Potongan Batang sejauh x dari tumpuan 17
Kolorn Terdeformasi 17
Profil Ganda 25
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tunggal 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada prof I tersusun 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tersusun
Dengan pelat kopel 52
Grafik hubungan berat profil dengan panjang kolom
pada profil tunggal 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Faktor K untuk Berbagai PerIetakan 23
Tabel 41 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 2 m 48
Tabel 42 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 25 m 49
Tabel43 Pcrbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dcngan Panjang Kolom 3 m 49
Tabcl 44 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan Panjang Kolom 35 m 50
Tabel 45 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvcnsional
dcngan Panjang Kolom 4 m 50
Tabel 46 Berat Struktur Rangka BajaKonvcnsional 52
Tabel47 Berat Total Struktur Rangka Baja Ringan 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABJ
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang Masalah
Pada suatu konstruksi bangunan tidak terlepas dari element-element pelat kolom
maupun balok-kolorn Masing masing element tersebut akan memikul gaya-gaya seperti
moment normal maupun lintang walaupun persentasenya berbeda antara satu dengan
yang lainnya Struktur yang memikul gaya normal pada umumnya terdapat pada kolorn
baik tekan maupun tarik sehingga terjadi sebuah tegangan normal Juga terdapat
deformasi berupa pendekatan akibat gaya normal tekan dan perpanjangan akibat gaya
normal tarik Jika semua ini masih dalam batas-batas yang diijinkan maka konstruksi ini
dikatakan stabil Kolom merupakan konstruksi yang langsung berhubungan dengan
pondasi dan yang menyebarkan beban dari bangunan ke pondasi sehingga yang menahan
beban dari suatu bangunan adalah kolom Pada saat ini rangka untuk kolom adalah baja
konvensional namun pada saat ini ada alternative bahan yang lain yakni rangka yang dari
baja ringan Seperti yang kita ketahui selama ini bahwa kebanyakan penggunaan baja
ringan untuk konstruksi rangka atap ( kuda-kuda ) disini penulis ingin mencoba
membahas dan menggembangkan penggunaan baja ringan untuk struktur kolom
Untuk struktur yang ramping dimana ukuran panjangnya sangat besar dibanding
dengan jari-jari inersianya maka kestabilan bukan hanya ditentukan oleh deformasi tetapi
harus ditinjau kontrol tekuk batang akibat gaya aksial tekan Apabila gaya aksial tekan
diperbesar maka tekukan akan semakin besar sehingga dapat mengakibatkan
ketidakstabilan struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
2
Besarnya gaya yang mengakibatkan struktur berada dalam batas stabil disebut
beban kritis yang biasanya ditulis dengan Per Dimana besarnya beban krritis ini
dipengaruhi oleh
bull Elastisitas bahan
bull Dimensi struktur
bull Jen is pernbebanan
bull Faktor pengukuran
Pada batang yang mengalami gaya aksial tckan maka deforrnasi yang terjadi mulashy
mula adalah perpendekan Jika beban ditambah rnaka akan tcrjadi bengkokan akibat
tertekuknya batang terse but Jika mclebihi hcban kritis maka batang akan mengalami
patah dan sudah tentu dihindari dalarn suatu perencanaan l Intuk mcnghindari bahaya
diatas perlu kiranya dikctahui berapa besar beban kritis yang dapat dipikul oleh suatu
balang dengan mcmpcrhitungkan pcngaruh hal-hal yang discbut diatas
Kcmajuan teknologi di bidang material baja khususnya baja ringan telah dapat
mcrnproduksi baja ringan dengan mutu yang tinggi yakni dcngan kckuatan tarik
minimum sebesar 550 mpa Bahan baja ringan ( Zincalum ) ini dilapis olch perpaduan
dari 435 Seng 55 aluminium dan 15lt~o silicon sehingga material baja ini disamping
rnernpunyai kekutan tarik yang tinggi juga tahan terhadap karat dan korosi Bahan baja
inilah yang Lelah banyak dipakai dincgara-negara rnaju untuk rnenggantikan bahan
pelapis atap dan juga dirol sccara dingin rnenjadi profil baja berbentuk C Material baja
ini dinamakan Zincalum
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
3
Keunggulan dari bahan baja ini dibandingkan dengan bahan baja biasa ( mild steel)
bahan baja ini mempunyai kekutan tarik yang lebih tinggi tidak mengalami korosi
ringan dan tidak memerlukan pengecatan
p
+
L
t p
Garnbar 11 Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
Jika dimensi struktur batang tcrtekan di sepanjang batang maka tekuk (buckling)
yang terjadi pada suatu kondisi tertcntu akan berbentuk seperti garnbar 11 diatas
dimana bcsarnya dapat dihitung sebcsar y
12 Permasalahan
Baja rnerupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya sehingga harus
memenuhi standar yang telah ditctapkan Dalam hal ini konstruksi yang akan di anal isis
adalah kolom Karena konstruksi kolorn adalah suatu konstruksi yang pada umumnya
paling sering mcngalarni gaya yaitu gaya aksial Gaya aksial tckan merupakan gaya yang
utama dalarn rnenyebabkan tekuk pada batang (kolom)
Dalam tugas akhir ini penulis akan mernbahas tekuk ini serta perhitungan beban
kritis pada saat kolom mengalami pcrnbebanan sarnpai batas elastis dengan
memvariasikan tampang (tunggal dan ganda) serta jenis bahan yang berbeda yakni baja
konvensional dan baja ringan Zincalum Sehingga dengan variasi tersebut diketahui
beban aksial maksimum paling ekonomis yang dapat dipikul kolom baja struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
4
13 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mernbandingkan besarya luasan profil dan
berat profil pada suatu kolom akibat gaya aksial pada baja ringan dan baja konvensional
dengan mengarnbi I type penampang yang sama dan
l4Pcmbatasan Masalah
lJntuk menyelesaikan tulisan ini penulis rnembatasi masalah dengan asurnsi-asumsi
sebagai berikut
bull Beban clastis menurut Hukurn Hooke
bull Material hornogcn dan isoiropis
bull Batang yang ditinjau rncrupakan batang tersusun prismatis yang dianggap bckcrja
sama lurus sernpurna dirnana behan aksial tekan di kcdua ujungnya yang bckerja
pada garis gaya kcdua ujungnya sarna besar
bull Profil tersusun Back-hack
bull Profil Majernuk dengan pclat kopel sebagai Penghubung
l5Metodolo~i
Metode yang dipergunakan dalarn tugas akhir ini adalah menggunakan anal isis
secara rnaternatis dengan pcnggunakan beberapa literature buku-buku
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BAB II
TINJAlJAN PUSTAKA
21 Umum dan Latar Belakang
Dalam bab ini kita akan membicarakan batang yang mengalami tegangan tekan
aksial Dengan berbagai macam sebutan seperti kolom tiang tonggak dan batang desak
batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekanan aksial saja Namun bila
pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat
diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu diujung kolom bersifat simetris
dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung maka batang
tekan dapat direncanakan dengan aman sebagai kolom yang dibebani secara konsentis
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat
dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya sedangkan keadaan yang umum yaitu
lenturan mendadak akibat ketidak stabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang
sepenuhnya tercapai Keadaan demikian yang kita sebut dengan tekuk (buckling)
p
~
Y L
t p
Gambar 2] Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
5 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

231 Tegangan dan Regangan Baja Konvensional 11
24 Tekuk Kolom 12
25 Pembebanan 14
26 Kolom Euler 15
27 Analisis Kolorn 15
BAB III ANALISIS TEKUK
31 Tekuk Pada Batang Prismatis 20
311 Angka Kelangsingan 21
32 Analisa Beban Kritis Pada Profil Ganda 23
321 Umum 23
322 Sumbu Utama Sumbu Bahan Sumbu Bebas Bahan 23
33 Analisa Profil Ganda 24
34 Dimensi Pelat Kopel 25
BAB IV PERHITUNGAN 27
BAB V KESIMPll LAN DAN SARAN 49
DAFTAR PUSTAKA
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
ABSTRAK
Dalam merencanakan suatu struktur gedung tentunya diinginkan struktur yang
kuat indah aman dan ekonomis struktur gedung khususnya kolom Pengaruh gaya
tekan aksial sering di jumpai pada struktur ini Dan pada saat ini berbagai jenis bahan
bangunan altematifsangat banyak salah satunya adalahjenis baja ringan (Zincalume)
Dalam tugas akhir ini dibahas mengenai struktur kolom dengan memakai
material baja konvensional dan material baja ringan mutu tinggi Tujuannya adalah
untuk mengetahui efisiensi atau optimalnya perencanaan dengan menggunakan
material baja konvensional dan material baja ringan mutu tinggi dengan
membandingkan luasan antara material baja konvensional dan material baja ringan
mutu tinggi dengan bentang yang sama dan di bebani beban yang sama serta untuk
mengetahui keuntungan dan kerugian dari pemakaian material baja ringan mutu
tinggi
Dari analisis perhitungan nantinya dapat disimpulkan bahwa material baja
konvensional lebih effisien di lihat dari kekuatan ( karena mampu menahan untuk
kolom yang panjang ) dibandingkan dengan material baja ringan mutu tinggi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR GAMBAR dan GRAFIK
Gambar 11
Gambar 21
Gambar 22
Gambar 23
Gambar 24
Gambar 25
Gambar 26
Gambar 27
Gambar 28
Gambar 31
Grafik 41
Grafik 42
Grafik 43
Grafik 44
Batang yang tertekuk akibat gaya aksial 3
Batang yang Tertekuk akibat gaya aksial 5
Profit Individu Baja Ringan 6
Profil Panel Dek Baja Ringan 7
Grafik Hubungan Tegangan- Regangan 8
Tegangan regangan Baja Konvensional 10
Batang Lurus yang dibebani oleh gaya aksial 16
Potongan Batang sejauh x dari tumpuan 17
Kolorn Terdeformasi 17
Profil Ganda 25
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tunggal 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada prof I tersusun 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tersusun
Dengan pelat kopel 52
Grafik hubungan berat profil dengan panjang kolom
pada profil tunggal 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Faktor K untuk Berbagai PerIetakan 23
Tabel 41 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 2 m 48
Tabel 42 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 25 m 49
Tabel43 Pcrbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dcngan Panjang Kolom 3 m 49
Tabcl 44 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan Panjang Kolom 35 m 50
Tabel 45 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvcnsional
dcngan Panjang Kolom 4 m 50
Tabel 46 Berat Struktur Rangka BajaKonvcnsional 52
Tabel47 Berat Total Struktur Rangka Baja Ringan 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABJ
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang Masalah
Pada suatu konstruksi bangunan tidak terlepas dari element-element pelat kolom
maupun balok-kolorn Masing masing element tersebut akan memikul gaya-gaya seperti
moment normal maupun lintang walaupun persentasenya berbeda antara satu dengan
yang lainnya Struktur yang memikul gaya normal pada umumnya terdapat pada kolorn
baik tekan maupun tarik sehingga terjadi sebuah tegangan normal Juga terdapat
deformasi berupa pendekatan akibat gaya normal tekan dan perpanjangan akibat gaya
normal tarik Jika semua ini masih dalam batas-batas yang diijinkan maka konstruksi ini
dikatakan stabil Kolom merupakan konstruksi yang langsung berhubungan dengan
pondasi dan yang menyebarkan beban dari bangunan ke pondasi sehingga yang menahan
beban dari suatu bangunan adalah kolom Pada saat ini rangka untuk kolom adalah baja
konvensional namun pada saat ini ada alternative bahan yang lain yakni rangka yang dari
baja ringan Seperti yang kita ketahui selama ini bahwa kebanyakan penggunaan baja
ringan untuk konstruksi rangka atap ( kuda-kuda ) disini penulis ingin mencoba
membahas dan menggembangkan penggunaan baja ringan untuk struktur kolom
Untuk struktur yang ramping dimana ukuran panjangnya sangat besar dibanding
dengan jari-jari inersianya maka kestabilan bukan hanya ditentukan oleh deformasi tetapi
harus ditinjau kontrol tekuk batang akibat gaya aksial tekan Apabila gaya aksial tekan
diperbesar maka tekukan akan semakin besar sehingga dapat mengakibatkan
ketidakstabilan struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
2
Besarnya gaya yang mengakibatkan struktur berada dalam batas stabil disebut
beban kritis yang biasanya ditulis dengan Per Dimana besarnya beban krritis ini
dipengaruhi oleh
bull Elastisitas bahan
bull Dimensi struktur
bull Jen is pernbebanan
bull Faktor pengukuran
Pada batang yang mengalami gaya aksial tckan maka deforrnasi yang terjadi mulashy
mula adalah perpendekan Jika beban ditambah rnaka akan tcrjadi bengkokan akibat
tertekuknya batang terse but Jika mclebihi hcban kritis maka batang akan mengalami
patah dan sudah tentu dihindari dalarn suatu perencanaan l Intuk mcnghindari bahaya
diatas perlu kiranya dikctahui berapa besar beban kritis yang dapat dipikul oleh suatu
balang dengan mcmpcrhitungkan pcngaruh hal-hal yang discbut diatas
Kcmajuan teknologi di bidang material baja khususnya baja ringan telah dapat
mcrnproduksi baja ringan dengan mutu yang tinggi yakni dcngan kckuatan tarik
minimum sebesar 550 mpa Bahan baja ringan ( Zincalum ) ini dilapis olch perpaduan
dari 435 Seng 55 aluminium dan 15lt~o silicon sehingga material baja ini disamping
rnernpunyai kekutan tarik yang tinggi juga tahan terhadap karat dan korosi Bahan baja
inilah yang Lelah banyak dipakai dincgara-negara rnaju untuk rnenggantikan bahan
pelapis atap dan juga dirol sccara dingin rnenjadi profil baja berbentuk C Material baja
ini dinamakan Zincalum
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
3
Keunggulan dari bahan baja ini dibandingkan dengan bahan baja biasa ( mild steel)
bahan baja ini mempunyai kekutan tarik yang lebih tinggi tidak mengalami korosi
ringan dan tidak memerlukan pengecatan
p
+
L
t p
Garnbar 11 Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
Jika dimensi struktur batang tcrtekan di sepanjang batang maka tekuk (buckling)
yang terjadi pada suatu kondisi tertcntu akan berbentuk seperti garnbar 11 diatas
dimana bcsarnya dapat dihitung sebcsar y
12 Permasalahan
Baja rnerupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya sehingga harus
memenuhi standar yang telah ditctapkan Dalam hal ini konstruksi yang akan di anal isis
adalah kolom Karena konstruksi kolorn adalah suatu konstruksi yang pada umumnya
paling sering mcngalarni gaya yaitu gaya aksial Gaya aksial tckan merupakan gaya yang
utama dalarn rnenyebabkan tekuk pada batang (kolom)
Dalam tugas akhir ini penulis akan mernbahas tekuk ini serta perhitungan beban
kritis pada saat kolom mengalami pcrnbebanan sarnpai batas elastis dengan
memvariasikan tampang (tunggal dan ganda) serta jenis bahan yang berbeda yakni baja
konvensional dan baja ringan Zincalum Sehingga dengan variasi tersebut diketahui
beban aksial maksimum paling ekonomis yang dapat dipikul kolom baja struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
4
13 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mernbandingkan besarya luasan profil dan
berat profil pada suatu kolom akibat gaya aksial pada baja ringan dan baja konvensional
dengan mengarnbi I type penampang yang sama dan
l4Pcmbatasan Masalah
lJntuk menyelesaikan tulisan ini penulis rnembatasi masalah dengan asurnsi-asumsi
sebagai berikut
bull Beban clastis menurut Hukurn Hooke
bull Material hornogcn dan isoiropis
bull Batang yang ditinjau rncrupakan batang tersusun prismatis yang dianggap bckcrja
sama lurus sernpurna dirnana behan aksial tekan di kcdua ujungnya yang bckerja
pada garis gaya kcdua ujungnya sarna besar
bull Profil tersusun Back-hack
bull Profil Majernuk dengan pclat kopel sebagai Penghubung
l5Metodolo~i
Metode yang dipergunakan dalarn tugas akhir ini adalah menggunakan anal isis
secara rnaternatis dengan pcnggunakan beberapa literature buku-buku
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BAB II
TINJAlJAN PUSTAKA
21 Umum dan Latar Belakang
Dalam bab ini kita akan membicarakan batang yang mengalami tegangan tekan
aksial Dengan berbagai macam sebutan seperti kolom tiang tonggak dan batang desak
batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekanan aksial saja Namun bila
pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat
diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu diujung kolom bersifat simetris
dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung maka batang
tekan dapat direncanakan dengan aman sebagai kolom yang dibebani secara konsentis
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat
dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya sedangkan keadaan yang umum yaitu
lenturan mendadak akibat ketidak stabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang
sepenuhnya tercapai Keadaan demikian yang kita sebut dengan tekuk (buckling)
p
~
Y L
t p
Gambar 2] Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
5 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

ABSTRAK
Dalam merencanakan suatu struktur gedung tentunya diinginkan struktur yang
kuat indah aman dan ekonomis struktur gedung khususnya kolom Pengaruh gaya
tekan aksial sering di jumpai pada struktur ini Dan pada saat ini berbagai jenis bahan
bangunan altematifsangat banyak salah satunya adalahjenis baja ringan (Zincalume)
Dalam tugas akhir ini dibahas mengenai struktur kolom dengan memakai
material baja konvensional dan material baja ringan mutu tinggi Tujuannya adalah
untuk mengetahui efisiensi atau optimalnya perencanaan dengan menggunakan
material baja konvensional dan material baja ringan mutu tinggi dengan
membandingkan luasan antara material baja konvensional dan material baja ringan
mutu tinggi dengan bentang yang sama dan di bebani beban yang sama serta untuk
mengetahui keuntungan dan kerugian dari pemakaian material baja ringan mutu
tinggi
Dari analisis perhitungan nantinya dapat disimpulkan bahwa material baja
konvensional lebih effisien di lihat dari kekuatan ( karena mampu menahan untuk
kolom yang panjang ) dibandingkan dengan material baja ringan mutu tinggi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR GAMBAR dan GRAFIK
Gambar 11
Gambar 21
Gambar 22
Gambar 23
Gambar 24
Gambar 25
Gambar 26
Gambar 27
Gambar 28
Gambar 31
Grafik 41
Grafik 42
Grafik 43
Grafik 44
Batang yang tertekuk akibat gaya aksial 3
Batang yang Tertekuk akibat gaya aksial 5
Profit Individu Baja Ringan 6
Profil Panel Dek Baja Ringan 7
Grafik Hubungan Tegangan- Regangan 8
Tegangan regangan Baja Konvensional 10
Batang Lurus yang dibebani oleh gaya aksial 16
Potongan Batang sejauh x dari tumpuan 17
Kolorn Terdeformasi 17
Profil Ganda 25
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tunggal 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada prof I tersusun 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tersusun
Dengan pelat kopel 52
Grafik hubungan berat profil dengan panjang kolom
pada profil tunggal 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Faktor K untuk Berbagai PerIetakan 23
Tabel 41 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 2 m 48
Tabel 42 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 25 m 49
Tabel43 Pcrbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dcngan Panjang Kolom 3 m 49
Tabcl 44 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan Panjang Kolom 35 m 50
Tabel 45 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvcnsional
dcngan Panjang Kolom 4 m 50
Tabel 46 Berat Struktur Rangka BajaKonvcnsional 52
Tabel47 Berat Total Struktur Rangka Baja Ringan 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABJ
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang Masalah
Pada suatu konstruksi bangunan tidak terlepas dari element-element pelat kolom
maupun balok-kolorn Masing masing element tersebut akan memikul gaya-gaya seperti
moment normal maupun lintang walaupun persentasenya berbeda antara satu dengan
yang lainnya Struktur yang memikul gaya normal pada umumnya terdapat pada kolorn
baik tekan maupun tarik sehingga terjadi sebuah tegangan normal Juga terdapat
deformasi berupa pendekatan akibat gaya normal tekan dan perpanjangan akibat gaya
normal tarik Jika semua ini masih dalam batas-batas yang diijinkan maka konstruksi ini
dikatakan stabil Kolom merupakan konstruksi yang langsung berhubungan dengan
pondasi dan yang menyebarkan beban dari bangunan ke pondasi sehingga yang menahan
beban dari suatu bangunan adalah kolom Pada saat ini rangka untuk kolom adalah baja
konvensional namun pada saat ini ada alternative bahan yang lain yakni rangka yang dari
baja ringan Seperti yang kita ketahui selama ini bahwa kebanyakan penggunaan baja
ringan untuk konstruksi rangka atap ( kuda-kuda ) disini penulis ingin mencoba
membahas dan menggembangkan penggunaan baja ringan untuk struktur kolom
Untuk struktur yang ramping dimana ukuran panjangnya sangat besar dibanding
dengan jari-jari inersianya maka kestabilan bukan hanya ditentukan oleh deformasi tetapi
harus ditinjau kontrol tekuk batang akibat gaya aksial tekan Apabila gaya aksial tekan
diperbesar maka tekukan akan semakin besar sehingga dapat mengakibatkan
ketidakstabilan struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
2
Besarnya gaya yang mengakibatkan struktur berada dalam batas stabil disebut
beban kritis yang biasanya ditulis dengan Per Dimana besarnya beban krritis ini
dipengaruhi oleh
bull Elastisitas bahan
bull Dimensi struktur
bull Jen is pernbebanan
bull Faktor pengukuran
Pada batang yang mengalami gaya aksial tckan maka deforrnasi yang terjadi mulashy
mula adalah perpendekan Jika beban ditambah rnaka akan tcrjadi bengkokan akibat
tertekuknya batang terse but Jika mclebihi hcban kritis maka batang akan mengalami
patah dan sudah tentu dihindari dalarn suatu perencanaan l Intuk mcnghindari bahaya
diatas perlu kiranya dikctahui berapa besar beban kritis yang dapat dipikul oleh suatu
balang dengan mcmpcrhitungkan pcngaruh hal-hal yang discbut diatas
Kcmajuan teknologi di bidang material baja khususnya baja ringan telah dapat
mcrnproduksi baja ringan dengan mutu yang tinggi yakni dcngan kckuatan tarik
minimum sebesar 550 mpa Bahan baja ringan ( Zincalum ) ini dilapis olch perpaduan
dari 435 Seng 55 aluminium dan 15lt~o silicon sehingga material baja ini disamping
rnernpunyai kekutan tarik yang tinggi juga tahan terhadap karat dan korosi Bahan baja
inilah yang Lelah banyak dipakai dincgara-negara rnaju untuk rnenggantikan bahan
pelapis atap dan juga dirol sccara dingin rnenjadi profil baja berbentuk C Material baja
ini dinamakan Zincalum
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
3
Keunggulan dari bahan baja ini dibandingkan dengan bahan baja biasa ( mild steel)
bahan baja ini mempunyai kekutan tarik yang lebih tinggi tidak mengalami korosi
ringan dan tidak memerlukan pengecatan
p
+
L
t p
Garnbar 11 Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
Jika dimensi struktur batang tcrtekan di sepanjang batang maka tekuk (buckling)
yang terjadi pada suatu kondisi tertcntu akan berbentuk seperti garnbar 11 diatas
dimana bcsarnya dapat dihitung sebcsar y
12 Permasalahan
Baja rnerupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya sehingga harus
memenuhi standar yang telah ditctapkan Dalam hal ini konstruksi yang akan di anal isis
adalah kolom Karena konstruksi kolorn adalah suatu konstruksi yang pada umumnya
paling sering mcngalarni gaya yaitu gaya aksial Gaya aksial tckan merupakan gaya yang
utama dalarn rnenyebabkan tekuk pada batang (kolom)
Dalam tugas akhir ini penulis akan mernbahas tekuk ini serta perhitungan beban
kritis pada saat kolom mengalami pcrnbebanan sarnpai batas elastis dengan
memvariasikan tampang (tunggal dan ganda) serta jenis bahan yang berbeda yakni baja
konvensional dan baja ringan Zincalum Sehingga dengan variasi tersebut diketahui
beban aksial maksimum paling ekonomis yang dapat dipikul kolom baja struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
4
13 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mernbandingkan besarya luasan profil dan
berat profil pada suatu kolom akibat gaya aksial pada baja ringan dan baja konvensional
dengan mengarnbi I type penampang yang sama dan
l4Pcmbatasan Masalah
lJntuk menyelesaikan tulisan ini penulis rnembatasi masalah dengan asurnsi-asumsi
sebagai berikut
bull Beban clastis menurut Hukurn Hooke
bull Material hornogcn dan isoiropis
bull Batang yang ditinjau rncrupakan batang tersusun prismatis yang dianggap bckcrja
sama lurus sernpurna dirnana behan aksial tekan di kcdua ujungnya yang bckerja
pada garis gaya kcdua ujungnya sarna besar
bull Profil tersusun Back-hack
bull Profil Majernuk dengan pclat kopel sebagai Penghubung
l5Metodolo~i
Metode yang dipergunakan dalarn tugas akhir ini adalah menggunakan anal isis
secara rnaternatis dengan pcnggunakan beberapa literature buku-buku
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BAB II
TINJAlJAN PUSTAKA
21 Umum dan Latar Belakang
Dalam bab ini kita akan membicarakan batang yang mengalami tegangan tekan
aksial Dengan berbagai macam sebutan seperti kolom tiang tonggak dan batang desak
batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekanan aksial saja Namun bila
pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat
diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu diujung kolom bersifat simetris
dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung maka batang
tekan dapat direncanakan dengan aman sebagai kolom yang dibebani secara konsentis
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat
dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya sedangkan keadaan yang umum yaitu
lenturan mendadak akibat ketidak stabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang
sepenuhnya tercapai Keadaan demikian yang kita sebut dengan tekuk (buckling)
p
~
Y L
t p
Gambar 2] Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
5 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

DAFTAR GAMBAR dan GRAFIK
Gambar 11
Gambar 21
Gambar 22
Gambar 23
Gambar 24
Gambar 25
Gambar 26
Gambar 27
Gambar 28
Gambar 31
Grafik 41
Grafik 42
Grafik 43
Grafik 44
Batang yang tertekuk akibat gaya aksial 3
Batang yang Tertekuk akibat gaya aksial 5
Profit Individu Baja Ringan 6
Profil Panel Dek Baja Ringan 7
Grafik Hubungan Tegangan- Regangan 8
Tegangan regangan Baja Konvensional 10
Batang Lurus yang dibebani oleh gaya aksial 16
Potongan Batang sejauh x dari tumpuan 17
Kolorn Terdeformasi 17
Profil Ganda 25
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tunggal 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada prof I tersusun 51
Grafik panjang kolom dengan luasan pada profil tersusun
Dengan pelat kopel 52
Grafik hubungan berat profil dengan panjang kolom
pada profil tunggal 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR TABEL
Tabel 31 Faktor K untuk Berbagai PerIetakan 23
Tabel 41 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 2 m 48
Tabel 42 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 25 m 49
Tabel43 Pcrbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dcngan Panjang Kolom 3 m 49
Tabcl 44 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan Panjang Kolom 35 m 50
Tabel 45 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvcnsional
dcngan Panjang Kolom 4 m 50
Tabel 46 Berat Struktur Rangka BajaKonvcnsional 52
Tabel47 Berat Total Struktur Rangka Baja Ringan 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABJ
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang Masalah
Pada suatu konstruksi bangunan tidak terlepas dari element-element pelat kolom
maupun balok-kolorn Masing masing element tersebut akan memikul gaya-gaya seperti
moment normal maupun lintang walaupun persentasenya berbeda antara satu dengan
yang lainnya Struktur yang memikul gaya normal pada umumnya terdapat pada kolorn
baik tekan maupun tarik sehingga terjadi sebuah tegangan normal Juga terdapat
deformasi berupa pendekatan akibat gaya normal tekan dan perpanjangan akibat gaya
normal tarik Jika semua ini masih dalam batas-batas yang diijinkan maka konstruksi ini
dikatakan stabil Kolom merupakan konstruksi yang langsung berhubungan dengan
pondasi dan yang menyebarkan beban dari bangunan ke pondasi sehingga yang menahan
beban dari suatu bangunan adalah kolom Pada saat ini rangka untuk kolom adalah baja
konvensional namun pada saat ini ada alternative bahan yang lain yakni rangka yang dari
baja ringan Seperti yang kita ketahui selama ini bahwa kebanyakan penggunaan baja
ringan untuk konstruksi rangka atap ( kuda-kuda ) disini penulis ingin mencoba
membahas dan menggembangkan penggunaan baja ringan untuk struktur kolom
Untuk struktur yang ramping dimana ukuran panjangnya sangat besar dibanding
dengan jari-jari inersianya maka kestabilan bukan hanya ditentukan oleh deformasi tetapi
harus ditinjau kontrol tekuk batang akibat gaya aksial tekan Apabila gaya aksial tekan
diperbesar maka tekukan akan semakin besar sehingga dapat mengakibatkan
ketidakstabilan struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
2
Besarnya gaya yang mengakibatkan struktur berada dalam batas stabil disebut
beban kritis yang biasanya ditulis dengan Per Dimana besarnya beban krritis ini
dipengaruhi oleh
bull Elastisitas bahan
bull Dimensi struktur
bull Jen is pernbebanan
bull Faktor pengukuran
Pada batang yang mengalami gaya aksial tckan maka deforrnasi yang terjadi mulashy
mula adalah perpendekan Jika beban ditambah rnaka akan tcrjadi bengkokan akibat
tertekuknya batang terse but Jika mclebihi hcban kritis maka batang akan mengalami
patah dan sudah tentu dihindari dalarn suatu perencanaan l Intuk mcnghindari bahaya
diatas perlu kiranya dikctahui berapa besar beban kritis yang dapat dipikul oleh suatu
balang dengan mcmpcrhitungkan pcngaruh hal-hal yang discbut diatas
Kcmajuan teknologi di bidang material baja khususnya baja ringan telah dapat
mcrnproduksi baja ringan dengan mutu yang tinggi yakni dcngan kckuatan tarik
minimum sebesar 550 mpa Bahan baja ringan ( Zincalum ) ini dilapis olch perpaduan
dari 435 Seng 55 aluminium dan 15lt~o silicon sehingga material baja ini disamping
rnernpunyai kekutan tarik yang tinggi juga tahan terhadap karat dan korosi Bahan baja
inilah yang Lelah banyak dipakai dincgara-negara rnaju untuk rnenggantikan bahan
pelapis atap dan juga dirol sccara dingin rnenjadi profil baja berbentuk C Material baja
ini dinamakan Zincalum
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
3
Keunggulan dari bahan baja ini dibandingkan dengan bahan baja biasa ( mild steel)
bahan baja ini mempunyai kekutan tarik yang lebih tinggi tidak mengalami korosi
ringan dan tidak memerlukan pengecatan
p
+
L
t p
Garnbar 11 Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
Jika dimensi struktur batang tcrtekan di sepanjang batang maka tekuk (buckling)
yang terjadi pada suatu kondisi tertcntu akan berbentuk seperti garnbar 11 diatas
dimana bcsarnya dapat dihitung sebcsar y
12 Permasalahan
Baja rnerupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya sehingga harus
memenuhi standar yang telah ditctapkan Dalam hal ini konstruksi yang akan di anal isis
adalah kolom Karena konstruksi kolorn adalah suatu konstruksi yang pada umumnya
paling sering mcngalarni gaya yaitu gaya aksial Gaya aksial tckan merupakan gaya yang
utama dalarn rnenyebabkan tekuk pada batang (kolom)
Dalam tugas akhir ini penulis akan mernbahas tekuk ini serta perhitungan beban
kritis pada saat kolom mengalami pcrnbebanan sarnpai batas elastis dengan
memvariasikan tampang (tunggal dan ganda) serta jenis bahan yang berbeda yakni baja
konvensional dan baja ringan Zincalum Sehingga dengan variasi tersebut diketahui
beban aksial maksimum paling ekonomis yang dapat dipikul kolom baja struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
4
13 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mernbandingkan besarya luasan profil dan
berat profil pada suatu kolom akibat gaya aksial pada baja ringan dan baja konvensional
dengan mengarnbi I type penampang yang sama dan
l4Pcmbatasan Masalah
lJntuk menyelesaikan tulisan ini penulis rnembatasi masalah dengan asurnsi-asumsi
sebagai berikut
bull Beban clastis menurut Hukurn Hooke
bull Material hornogcn dan isoiropis
bull Batang yang ditinjau rncrupakan batang tersusun prismatis yang dianggap bckcrja
sama lurus sernpurna dirnana behan aksial tekan di kcdua ujungnya yang bckerja
pada garis gaya kcdua ujungnya sarna besar
bull Profil tersusun Back-hack
bull Profil Majernuk dengan pclat kopel sebagai Penghubung
l5Metodolo~i
Metode yang dipergunakan dalarn tugas akhir ini adalah menggunakan anal isis
secara rnaternatis dengan pcnggunakan beberapa literature buku-buku
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BAB II
TINJAlJAN PUSTAKA
21 Umum dan Latar Belakang
Dalam bab ini kita akan membicarakan batang yang mengalami tegangan tekan
aksial Dengan berbagai macam sebutan seperti kolom tiang tonggak dan batang desak
batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekanan aksial saja Namun bila
pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat
diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu diujung kolom bersifat simetris
dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung maka batang
tekan dapat direncanakan dengan aman sebagai kolom yang dibebani secara konsentis
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat
dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya sedangkan keadaan yang umum yaitu
lenturan mendadak akibat ketidak stabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang
sepenuhnya tercapai Keadaan demikian yang kita sebut dengan tekuk (buckling)
p
~
Y L
t p
Gambar 2] Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
5 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

DAFTAR TABEL
Tabel 31 Faktor K untuk Berbagai PerIetakan 23
Tabel 41 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 2 m 48
Tabel 42 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan panjang kolom 25 m 49
Tabel43 Pcrbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dcngan Panjang Kolom 3 m 49
Tabcl 44 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvensional
dengan Panjang Kolom 35 m 50
Tabel 45 Perbandingan Luasan Baja Ringan dan Baja Konvcnsional
dcngan Panjang Kolom 4 m 50
Tabel 46 Berat Struktur Rangka BajaKonvcnsional 52
Tabel47 Berat Total Struktur Rangka Baja Ringan 53
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABJ
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang Masalah
Pada suatu konstruksi bangunan tidak terlepas dari element-element pelat kolom
maupun balok-kolorn Masing masing element tersebut akan memikul gaya-gaya seperti
moment normal maupun lintang walaupun persentasenya berbeda antara satu dengan
yang lainnya Struktur yang memikul gaya normal pada umumnya terdapat pada kolorn
baik tekan maupun tarik sehingga terjadi sebuah tegangan normal Juga terdapat
deformasi berupa pendekatan akibat gaya normal tekan dan perpanjangan akibat gaya
normal tarik Jika semua ini masih dalam batas-batas yang diijinkan maka konstruksi ini
dikatakan stabil Kolom merupakan konstruksi yang langsung berhubungan dengan
pondasi dan yang menyebarkan beban dari bangunan ke pondasi sehingga yang menahan
beban dari suatu bangunan adalah kolom Pada saat ini rangka untuk kolom adalah baja
konvensional namun pada saat ini ada alternative bahan yang lain yakni rangka yang dari
baja ringan Seperti yang kita ketahui selama ini bahwa kebanyakan penggunaan baja
ringan untuk konstruksi rangka atap ( kuda-kuda ) disini penulis ingin mencoba
membahas dan menggembangkan penggunaan baja ringan untuk struktur kolom
Untuk struktur yang ramping dimana ukuran panjangnya sangat besar dibanding
dengan jari-jari inersianya maka kestabilan bukan hanya ditentukan oleh deformasi tetapi
harus ditinjau kontrol tekuk batang akibat gaya aksial tekan Apabila gaya aksial tekan
diperbesar maka tekukan akan semakin besar sehingga dapat mengakibatkan
ketidakstabilan struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
2
Besarnya gaya yang mengakibatkan struktur berada dalam batas stabil disebut
beban kritis yang biasanya ditulis dengan Per Dimana besarnya beban krritis ini
dipengaruhi oleh
bull Elastisitas bahan
bull Dimensi struktur
bull Jen is pernbebanan
bull Faktor pengukuran
Pada batang yang mengalami gaya aksial tckan maka deforrnasi yang terjadi mulashy
mula adalah perpendekan Jika beban ditambah rnaka akan tcrjadi bengkokan akibat
tertekuknya batang terse but Jika mclebihi hcban kritis maka batang akan mengalami
patah dan sudah tentu dihindari dalarn suatu perencanaan l Intuk mcnghindari bahaya
diatas perlu kiranya dikctahui berapa besar beban kritis yang dapat dipikul oleh suatu
balang dengan mcmpcrhitungkan pcngaruh hal-hal yang discbut diatas
Kcmajuan teknologi di bidang material baja khususnya baja ringan telah dapat
mcrnproduksi baja ringan dengan mutu yang tinggi yakni dcngan kckuatan tarik
minimum sebesar 550 mpa Bahan baja ringan ( Zincalum ) ini dilapis olch perpaduan
dari 435 Seng 55 aluminium dan 15lt~o silicon sehingga material baja ini disamping
rnernpunyai kekutan tarik yang tinggi juga tahan terhadap karat dan korosi Bahan baja
inilah yang Lelah banyak dipakai dincgara-negara rnaju untuk rnenggantikan bahan
pelapis atap dan juga dirol sccara dingin rnenjadi profil baja berbentuk C Material baja
ini dinamakan Zincalum
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
3
Keunggulan dari bahan baja ini dibandingkan dengan bahan baja biasa ( mild steel)
bahan baja ini mempunyai kekutan tarik yang lebih tinggi tidak mengalami korosi
ringan dan tidak memerlukan pengecatan
p
+
L
t p
Garnbar 11 Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
Jika dimensi struktur batang tcrtekan di sepanjang batang maka tekuk (buckling)
yang terjadi pada suatu kondisi tertcntu akan berbentuk seperti garnbar 11 diatas
dimana bcsarnya dapat dihitung sebcsar y
12 Permasalahan
Baja rnerupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya sehingga harus
memenuhi standar yang telah ditctapkan Dalam hal ini konstruksi yang akan di anal isis
adalah kolom Karena konstruksi kolorn adalah suatu konstruksi yang pada umumnya
paling sering mcngalarni gaya yaitu gaya aksial Gaya aksial tckan merupakan gaya yang
utama dalarn rnenyebabkan tekuk pada batang (kolom)
Dalam tugas akhir ini penulis akan mernbahas tekuk ini serta perhitungan beban
kritis pada saat kolom mengalami pcrnbebanan sarnpai batas elastis dengan
memvariasikan tampang (tunggal dan ganda) serta jenis bahan yang berbeda yakni baja
konvensional dan baja ringan Zincalum Sehingga dengan variasi tersebut diketahui
beban aksial maksimum paling ekonomis yang dapat dipikul kolom baja struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
4
13 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mernbandingkan besarya luasan profil dan
berat profil pada suatu kolom akibat gaya aksial pada baja ringan dan baja konvensional
dengan mengarnbi I type penampang yang sama dan
l4Pcmbatasan Masalah
lJntuk menyelesaikan tulisan ini penulis rnembatasi masalah dengan asurnsi-asumsi
sebagai berikut
bull Beban clastis menurut Hukurn Hooke
bull Material hornogcn dan isoiropis
bull Batang yang ditinjau rncrupakan batang tersusun prismatis yang dianggap bckcrja
sama lurus sernpurna dirnana behan aksial tekan di kcdua ujungnya yang bckerja
pada garis gaya kcdua ujungnya sarna besar
bull Profil tersusun Back-hack
bull Profil Majernuk dengan pclat kopel sebagai Penghubung
l5Metodolo~i
Metode yang dipergunakan dalarn tugas akhir ini adalah menggunakan anal isis
secara rnaternatis dengan pcnggunakan beberapa literature buku-buku
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BAB II
TINJAlJAN PUSTAKA
21 Umum dan Latar Belakang
Dalam bab ini kita akan membicarakan batang yang mengalami tegangan tekan
aksial Dengan berbagai macam sebutan seperti kolom tiang tonggak dan batang desak
batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekanan aksial saja Namun bila
pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat
diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu diujung kolom bersifat simetris
dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung maka batang
tekan dapat direncanakan dengan aman sebagai kolom yang dibebani secara konsentis
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat
dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya sedangkan keadaan yang umum yaitu
lenturan mendadak akibat ketidak stabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang
sepenuhnya tercapai Keadaan demikian yang kita sebut dengan tekuk (buckling)
p
~
Y L
t p
Gambar 2] Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
5 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

BABJ
PENDAHULUAN
11 Latar Belakang Masalah
Pada suatu konstruksi bangunan tidak terlepas dari element-element pelat kolom
maupun balok-kolorn Masing masing element tersebut akan memikul gaya-gaya seperti
moment normal maupun lintang walaupun persentasenya berbeda antara satu dengan
yang lainnya Struktur yang memikul gaya normal pada umumnya terdapat pada kolorn
baik tekan maupun tarik sehingga terjadi sebuah tegangan normal Juga terdapat
deformasi berupa pendekatan akibat gaya normal tekan dan perpanjangan akibat gaya
normal tarik Jika semua ini masih dalam batas-batas yang diijinkan maka konstruksi ini
dikatakan stabil Kolom merupakan konstruksi yang langsung berhubungan dengan
pondasi dan yang menyebarkan beban dari bangunan ke pondasi sehingga yang menahan
beban dari suatu bangunan adalah kolom Pada saat ini rangka untuk kolom adalah baja
konvensional namun pada saat ini ada alternative bahan yang lain yakni rangka yang dari
baja ringan Seperti yang kita ketahui selama ini bahwa kebanyakan penggunaan baja
ringan untuk konstruksi rangka atap ( kuda-kuda ) disini penulis ingin mencoba
membahas dan menggembangkan penggunaan baja ringan untuk struktur kolom
Untuk struktur yang ramping dimana ukuran panjangnya sangat besar dibanding
dengan jari-jari inersianya maka kestabilan bukan hanya ditentukan oleh deformasi tetapi
harus ditinjau kontrol tekuk batang akibat gaya aksial tekan Apabila gaya aksial tekan
diperbesar maka tekukan akan semakin besar sehingga dapat mengakibatkan
ketidakstabilan struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
2
Besarnya gaya yang mengakibatkan struktur berada dalam batas stabil disebut
beban kritis yang biasanya ditulis dengan Per Dimana besarnya beban krritis ini
dipengaruhi oleh
bull Elastisitas bahan
bull Dimensi struktur
bull Jen is pernbebanan
bull Faktor pengukuran
Pada batang yang mengalami gaya aksial tckan maka deforrnasi yang terjadi mulashy
mula adalah perpendekan Jika beban ditambah rnaka akan tcrjadi bengkokan akibat
tertekuknya batang terse but Jika mclebihi hcban kritis maka batang akan mengalami
patah dan sudah tentu dihindari dalarn suatu perencanaan l Intuk mcnghindari bahaya
diatas perlu kiranya dikctahui berapa besar beban kritis yang dapat dipikul oleh suatu
balang dengan mcmpcrhitungkan pcngaruh hal-hal yang discbut diatas
Kcmajuan teknologi di bidang material baja khususnya baja ringan telah dapat
mcrnproduksi baja ringan dengan mutu yang tinggi yakni dcngan kckuatan tarik
minimum sebesar 550 mpa Bahan baja ringan ( Zincalum ) ini dilapis olch perpaduan
dari 435 Seng 55 aluminium dan 15lt~o silicon sehingga material baja ini disamping
rnernpunyai kekutan tarik yang tinggi juga tahan terhadap karat dan korosi Bahan baja
inilah yang Lelah banyak dipakai dincgara-negara rnaju untuk rnenggantikan bahan
pelapis atap dan juga dirol sccara dingin rnenjadi profil baja berbentuk C Material baja
ini dinamakan Zincalum
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
3
Keunggulan dari bahan baja ini dibandingkan dengan bahan baja biasa ( mild steel)
bahan baja ini mempunyai kekutan tarik yang lebih tinggi tidak mengalami korosi
ringan dan tidak memerlukan pengecatan
p
+
L
t p
Garnbar 11 Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
Jika dimensi struktur batang tcrtekan di sepanjang batang maka tekuk (buckling)
yang terjadi pada suatu kondisi tertcntu akan berbentuk seperti garnbar 11 diatas
dimana bcsarnya dapat dihitung sebcsar y
12 Permasalahan
Baja rnerupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya sehingga harus
memenuhi standar yang telah ditctapkan Dalam hal ini konstruksi yang akan di anal isis
adalah kolom Karena konstruksi kolorn adalah suatu konstruksi yang pada umumnya
paling sering mcngalarni gaya yaitu gaya aksial Gaya aksial tckan merupakan gaya yang
utama dalarn rnenyebabkan tekuk pada batang (kolom)
Dalam tugas akhir ini penulis akan mernbahas tekuk ini serta perhitungan beban
kritis pada saat kolom mengalami pcrnbebanan sarnpai batas elastis dengan
memvariasikan tampang (tunggal dan ganda) serta jenis bahan yang berbeda yakni baja
konvensional dan baja ringan Zincalum Sehingga dengan variasi tersebut diketahui
beban aksial maksimum paling ekonomis yang dapat dipikul kolom baja struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
4
13 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mernbandingkan besarya luasan profil dan
berat profil pada suatu kolom akibat gaya aksial pada baja ringan dan baja konvensional
dengan mengarnbi I type penampang yang sama dan
l4Pcmbatasan Masalah
lJntuk menyelesaikan tulisan ini penulis rnembatasi masalah dengan asurnsi-asumsi
sebagai berikut
bull Beban clastis menurut Hukurn Hooke
bull Material hornogcn dan isoiropis
bull Batang yang ditinjau rncrupakan batang tersusun prismatis yang dianggap bckcrja
sama lurus sernpurna dirnana behan aksial tekan di kcdua ujungnya yang bckerja
pada garis gaya kcdua ujungnya sarna besar
bull Profil tersusun Back-hack
bull Profil Majernuk dengan pclat kopel sebagai Penghubung
l5Metodolo~i
Metode yang dipergunakan dalarn tugas akhir ini adalah menggunakan anal isis
secara rnaternatis dengan pcnggunakan beberapa literature buku-buku
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BAB II
TINJAlJAN PUSTAKA
21 Umum dan Latar Belakang
Dalam bab ini kita akan membicarakan batang yang mengalami tegangan tekan
aksial Dengan berbagai macam sebutan seperti kolom tiang tonggak dan batang desak
batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekanan aksial saja Namun bila
pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat
diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu diujung kolom bersifat simetris
dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung maka batang
tekan dapat direncanakan dengan aman sebagai kolom yang dibebani secara konsentis
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat
dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya sedangkan keadaan yang umum yaitu
lenturan mendadak akibat ketidak stabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang
sepenuhnya tercapai Keadaan demikian yang kita sebut dengan tekuk (buckling)
p
~
Y L
t p
Gambar 2] Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
5 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

2
Besarnya gaya yang mengakibatkan struktur berada dalam batas stabil disebut
beban kritis yang biasanya ditulis dengan Per Dimana besarnya beban krritis ini
dipengaruhi oleh
bull Elastisitas bahan
bull Dimensi struktur
bull Jen is pernbebanan
bull Faktor pengukuran
Pada batang yang mengalami gaya aksial tckan maka deforrnasi yang terjadi mulashy
mula adalah perpendekan Jika beban ditambah rnaka akan tcrjadi bengkokan akibat
tertekuknya batang terse but Jika mclebihi hcban kritis maka batang akan mengalami
patah dan sudah tentu dihindari dalarn suatu perencanaan l Intuk mcnghindari bahaya
diatas perlu kiranya dikctahui berapa besar beban kritis yang dapat dipikul oleh suatu
balang dengan mcmpcrhitungkan pcngaruh hal-hal yang discbut diatas
Kcmajuan teknologi di bidang material baja khususnya baja ringan telah dapat
mcrnproduksi baja ringan dengan mutu yang tinggi yakni dcngan kckuatan tarik
minimum sebesar 550 mpa Bahan baja ringan ( Zincalum ) ini dilapis olch perpaduan
dari 435 Seng 55 aluminium dan 15lt~o silicon sehingga material baja ini disamping
rnernpunyai kekutan tarik yang tinggi juga tahan terhadap karat dan korosi Bahan baja
inilah yang Lelah banyak dipakai dincgara-negara rnaju untuk rnenggantikan bahan
pelapis atap dan juga dirol sccara dingin rnenjadi profil baja berbentuk C Material baja
ini dinamakan Zincalum
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
3
Keunggulan dari bahan baja ini dibandingkan dengan bahan baja biasa ( mild steel)
bahan baja ini mempunyai kekutan tarik yang lebih tinggi tidak mengalami korosi
ringan dan tidak memerlukan pengecatan
p
+
L
t p
Garnbar 11 Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
Jika dimensi struktur batang tcrtekan di sepanjang batang maka tekuk (buckling)
yang terjadi pada suatu kondisi tertcntu akan berbentuk seperti garnbar 11 diatas
dimana bcsarnya dapat dihitung sebcsar y
12 Permasalahan
Baja rnerupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya sehingga harus
memenuhi standar yang telah ditctapkan Dalam hal ini konstruksi yang akan di anal isis
adalah kolom Karena konstruksi kolorn adalah suatu konstruksi yang pada umumnya
paling sering mcngalarni gaya yaitu gaya aksial Gaya aksial tckan merupakan gaya yang
utama dalarn rnenyebabkan tekuk pada batang (kolom)
Dalam tugas akhir ini penulis akan mernbahas tekuk ini serta perhitungan beban
kritis pada saat kolom mengalami pcrnbebanan sarnpai batas elastis dengan
memvariasikan tampang (tunggal dan ganda) serta jenis bahan yang berbeda yakni baja
konvensional dan baja ringan Zincalum Sehingga dengan variasi tersebut diketahui
beban aksial maksimum paling ekonomis yang dapat dipikul kolom baja struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
4
13 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mernbandingkan besarya luasan profil dan
berat profil pada suatu kolom akibat gaya aksial pada baja ringan dan baja konvensional
dengan mengarnbi I type penampang yang sama dan
l4Pcmbatasan Masalah
lJntuk menyelesaikan tulisan ini penulis rnembatasi masalah dengan asurnsi-asumsi
sebagai berikut
bull Beban clastis menurut Hukurn Hooke
bull Material hornogcn dan isoiropis
bull Batang yang ditinjau rncrupakan batang tersusun prismatis yang dianggap bckcrja
sama lurus sernpurna dirnana behan aksial tekan di kcdua ujungnya yang bckerja
pada garis gaya kcdua ujungnya sarna besar
bull Profil tersusun Back-hack
bull Profil Majernuk dengan pclat kopel sebagai Penghubung
l5Metodolo~i
Metode yang dipergunakan dalarn tugas akhir ini adalah menggunakan anal isis
secara rnaternatis dengan pcnggunakan beberapa literature buku-buku
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BAB II
TINJAlJAN PUSTAKA
21 Umum dan Latar Belakang
Dalam bab ini kita akan membicarakan batang yang mengalami tegangan tekan
aksial Dengan berbagai macam sebutan seperti kolom tiang tonggak dan batang desak
batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekanan aksial saja Namun bila
pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat
diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu diujung kolom bersifat simetris
dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung maka batang
tekan dapat direncanakan dengan aman sebagai kolom yang dibebani secara konsentis
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat
dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya sedangkan keadaan yang umum yaitu
lenturan mendadak akibat ketidak stabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang
sepenuhnya tercapai Keadaan demikian yang kita sebut dengan tekuk (buckling)
p
~
Y L
t p
Gambar 2] Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
5 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

3
Keunggulan dari bahan baja ini dibandingkan dengan bahan baja biasa ( mild steel)
bahan baja ini mempunyai kekutan tarik yang lebih tinggi tidak mengalami korosi
ringan dan tidak memerlukan pengecatan
p
+
L
t p
Garnbar 11 Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
Jika dimensi struktur batang tcrtekan di sepanjang batang maka tekuk (buckling)
yang terjadi pada suatu kondisi tertcntu akan berbentuk seperti garnbar 11 diatas
dimana bcsarnya dapat dihitung sebcsar y
12 Permasalahan
Baja rnerupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya sehingga harus
memenuhi standar yang telah ditctapkan Dalam hal ini konstruksi yang akan di anal isis
adalah kolom Karena konstruksi kolorn adalah suatu konstruksi yang pada umumnya
paling sering mcngalarni gaya yaitu gaya aksial Gaya aksial tckan merupakan gaya yang
utama dalarn rnenyebabkan tekuk pada batang (kolom)
Dalam tugas akhir ini penulis akan mernbahas tekuk ini serta perhitungan beban
kritis pada saat kolom mengalami pcrnbebanan sarnpai batas elastis dengan
memvariasikan tampang (tunggal dan ganda) serta jenis bahan yang berbeda yakni baja
konvensional dan baja ringan Zincalum Sehingga dengan variasi tersebut diketahui
beban aksial maksimum paling ekonomis yang dapat dipikul kolom baja struktur tersebut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
4
13 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mernbandingkan besarya luasan profil dan
berat profil pada suatu kolom akibat gaya aksial pada baja ringan dan baja konvensional
dengan mengarnbi I type penampang yang sama dan
l4Pcmbatasan Masalah
lJntuk menyelesaikan tulisan ini penulis rnembatasi masalah dengan asurnsi-asumsi
sebagai berikut
bull Beban clastis menurut Hukurn Hooke
bull Material hornogcn dan isoiropis
bull Batang yang ditinjau rncrupakan batang tersusun prismatis yang dianggap bckcrja
sama lurus sernpurna dirnana behan aksial tekan di kcdua ujungnya yang bckerja
pada garis gaya kcdua ujungnya sarna besar
bull Profil tersusun Back-hack
bull Profil Majernuk dengan pclat kopel sebagai Penghubung
l5Metodolo~i
Metode yang dipergunakan dalarn tugas akhir ini adalah menggunakan anal isis
secara rnaternatis dengan pcnggunakan beberapa literature buku-buku
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BAB II
TINJAlJAN PUSTAKA
21 Umum dan Latar Belakang
Dalam bab ini kita akan membicarakan batang yang mengalami tegangan tekan
aksial Dengan berbagai macam sebutan seperti kolom tiang tonggak dan batang desak
batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekanan aksial saja Namun bila
pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat
diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu diujung kolom bersifat simetris
dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung maka batang
tekan dapat direncanakan dengan aman sebagai kolom yang dibebani secara konsentis
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat
dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya sedangkan keadaan yang umum yaitu
lenturan mendadak akibat ketidak stabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang
sepenuhnya tercapai Keadaan demikian yang kita sebut dengan tekuk (buckling)
p
~
Y L
t p
Gambar 2] Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
5 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

4
13 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk mernbandingkan besarya luasan profil dan
berat profil pada suatu kolom akibat gaya aksial pada baja ringan dan baja konvensional
dengan mengarnbi I type penampang yang sama dan
l4Pcmbatasan Masalah
lJntuk menyelesaikan tulisan ini penulis rnembatasi masalah dengan asurnsi-asumsi
sebagai berikut
bull Beban clastis menurut Hukurn Hooke
bull Material hornogcn dan isoiropis
bull Batang yang ditinjau rncrupakan batang tersusun prismatis yang dianggap bckcrja
sama lurus sernpurna dirnana behan aksial tekan di kcdua ujungnya yang bckerja
pada garis gaya kcdua ujungnya sarna besar
bull Profil tersusun Back-hack
bull Profil Majernuk dengan pclat kopel sebagai Penghubung
l5Metodolo~i
Metode yang dipergunakan dalarn tugas akhir ini adalah menggunakan anal isis
secara rnaternatis dengan pcnggunakan beberapa literature buku-buku
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BAB II
TINJAlJAN PUSTAKA
21 Umum dan Latar Belakang
Dalam bab ini kita akan membicarakan batang yang mengalami tegangan tekan
aksial Dengan berbagai macam sebutan seperti kolom tiang tonggak dan batang desak
batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekanan aksial saja Namun bila
pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat
diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu diujung kolom bersifat simetris
dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung maka batang
tekan dapat direncanakan dengan aman sebagai kolom yang dibebani secara konsentis
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat
dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya sedangkan keadaan yang umum yaitu
lenturan mendadak akibat ketidak stabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang
sepenuhnya tercapai Keadaan demikian yang kita sebut dengan tekuk (buckling)
p
~
Y L
t p
Gambar 2] Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
5 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

BAB II
TINJAlJAN PUSTAKA
21 Umum dan Latar Belakang
Dalam bab ini kita akan membicarakan batang yang mengalami tegangan tekan
aksial Dengan berbagai macam sebutan seperti kolom tiang tonggak dan batang desak
batang ini pada hakekatnya jarang sekali mengalami tekanan aksial saja Namun bila
pembebanan ditata sedemikian rupa hingga pengekangan (restraint) rotasi ujung dapat
diabaikan atau beban dari batang-batang yang bertemu diujung kolom bersifat simetris
dan pengaruh lentur sangat kecil dibandingkan dengan tekanan langsung maka batang
tekan dapat direncanakan dengan aman sebagai kolom yang dibebani secara konsentis
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa hanya kolom yang sangat pendek dapat
dibebani hingga mencapai tegangan lelehnya sedangkan keadaan yang umum yaitu
lenturan mendadak akibat ketidak stabilan terjadi sebelum kekuatan bahan batang
sepenuhnya tercapai Keadaan demikian yang kita sebut dengan tekuk (buckling)
p
~
Y L
t p
Gambar 2] Batang yang tertekuk akibat gaya aksial
5 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

6
22 Baja Ringan
221 Penampang Struktur Individu
Penampang baja yang dibentuk secara dingin dapat diklasifikasikan menjadi 2( dua )
type yakni
I Penampang struktur Individu (tunggal)
2 Penampang Panel dan Dek
--c- --- I I L ~L r- I L t L ~ JL---shy
I IIJ
r--r- --
1 It i I I
I ~ ~~F I ~ _h- L____ L-
Gambar 22
Profil Individu Baja Ringan
Beberapa type profil baja yang dibentuk secara dingin yang biasa digunakan pada
konstruksi baja Type yang biasa dipakai adalah type Canal Type Z type Siku type Hat
type I Type T dan type berbentuk hollow
Secara umum tinggi dari penampang struktur individu berkisar antara 2 sampai 12
inchi (51 sampai 305 mrn) dan ketebalan dari material berkisar antara 0040 sampai 14
inchi ( 10 sampai 64 mm ) Pada beberapa kasus tinggi dari penampang bisa mencapai
18 inchi atau 457 mm dan ketebalan dari material mencapai 13 mm Plat-plat Cold
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

7
Formed setebal 19-25 mm telah digunkan untuk struktur lantai tiang tower transrnisi dan
papan -papan petunjuk pada jalan tol
222 Penampang panel dan dek
Kategori lain dari penampang cold formed adalah Berupa Panel dan Dek penampang ini
biasanya digunakan untuk atap lantai dan panel dinding Tinggi dari penampang panel
ini berkisar 38 sarnpai 19 mrn dan ketebalannya berkisar 03 sampai 19 mm Panel ini
tidak hanya digunakan untuk menahan beban tetapi digunakan untuk pengganti bekisting
lantai penutup atap atau penutup dinding
Dek Atap
r ~IL r~l
u LJ
Dek Atap bentuk Panjanq
LJ L--J TL JJjJ Panel tantai dan Atap
~----
Panel Berusuk Seng Bergelombang Panel Dtnding
Gambar 23 Profil Panel Dek Baja Ringan
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

------
8
223 Tegangan Leleh Tegangan Tarik dan Kurva Tegangan - Regangan
Kekuatan dari struktur baja yang dibentuk secara dingin (cold formed) tergantung
dari tegangan lelehnya menurut AISI (American Iron and steel Istitute) tegangan leleh
baja ini berkisar antara 172 sampai 483 Mpa
Tidak - elastis Pengerasan Regangan
------- ----- _ Elatis
raquo c i~---------- ~ OJ) c ~ co v f shy
[ - bull _- _ __ bullRegangan
c -~---_---~ OJ) c ~ OJ) v f- Limit proporsional
Regangan
Gambar 24 Grafik Hubungan tegangan-regangan
Keterangan gambar
Gambar 24a Grafik Hubungan tegangan-regangan Sharp Yielding
Gambar 24b Grafik Hubungan tegangan-regangan Gradual Yielding
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
40
Profil Tcrsusun dengan peJat kopeJ
Untuk Lk = 2000 mm
a = J600 Kgcm2
Taksir ro = 14337
Maka di dapat Ape-rill = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 2093~ CI1l 2
Maka diambil Profil Channel ( 120x60x 15x 125)
A = 3213 Cm2
i c= B=~ 222 em
Xa= 197Cm
X == 403 em
L 1 = 50 x 222 = 111024 em
ngt Lk = 18014 ~ 3 LI
LkLI = ---- =667cm ~ 67 ern
n
A = ~~l = 30173r
I
d lIt = 2 x Iv + 2xAx ( Xa + - t0
- 2 = 1528128 Cm-l
~ ~ I ~ 48765 em 2A
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
41
LkA = --- = 410129
I II
A =ji-2 +)2- = 5091656 OJ = 12432 (Fe 360 )
p (J = (I) x -- = 1529()93 1600 Kg- em - Ok
A lt
Dimensi Pelat Kopel
Jarak antar pelat kopel direneanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopel (d ) = 22 mm
I I t 10-shya L
1
Ambil a = 2b+d = 34 em
r = C~ Ib ) =03333b
b = I 343 ~ 14 CIll
Maka dimensi pelat kopel 14 x 34 x 04 em
lJntuk Lk = 2500 mm
Mutu baja Bj 37
Taksir (0 = 1694
Maka di dapat Ar~rlll = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diarnbil Proftl Channel I fo~~~II~r 110 yto YS Y I[ 6shy
A = 4086 Cm2
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
42
IT i == 1-middot = 222 Cm v A
LkL = 50 x 222 = 111024 em 11 =--- == 22691 3
I Maka L 1 = Ik_ == 83333 em
11
I =2 c= 376675 OJ = 10853 (Fe 360 ) i
d11 = 2 x lv + 2x A x ( Xa + - t
0
2
= 1937186 Cm~
i = J~- = 48373 Cm ~ 21
A = k = 516817 I bull
I ==J~-2 + = 639519 OJ = 13864 (Fe 360 )
o =(J)X P =1585259sJ600KgICm 2 Ok A
Dimensi Pel at Kopel
Jarak antar pelat kopel direncanakan dimana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) 215 mm 0=
I r I-middot=-10-middot shya L
Ambit a == 2b+d
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
43
= 335 ern
Maka dimensi pelat kopel 19 x 335 x 04 em
LJntuk Lk = 3000
(J = 199362 Kgem2
Taksir m= 1759
Maka di dapat Iltrlu = 41866 CIl1 2
Untuk 1 Profil = 2Jl933
Maka diarnhil Protill ( 80x40x 15x125)
a = 1600 Kgem Mutu baia Hi 37
Taksir m = 1694
Maka di dapat Arltrlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Prof I = 20933
Maka diamhil Profil Channel ( 120x60xI5xlraquo
t
LI = 50 x 222 = I 11024 em
Lk n=- = 22691
L
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
44
LkLI = - = 100 em
n
A=~ x = 453826
lr
Ivt = 2 x ly + 2x A x ( Xa + --J )
)~
= 1937186 Cm-
Lk Art = --= 616169
1
All = ~Ax ~ + Art ~ = 765259 co = 15598 (Fe 360 )
a =OJX P =1453-1600KaCm c Ok ~1 ~
Dimensi Pelat Kopel
larak antar pelat kopel direncanakan dirnana
ix = iy maka di dapat jarak antar pelat kopcl (d ) = 22 mm
I J i 2 10- shya L
1
AmbiJ a = 2b+d
= 34 em
I - (1 h ~ 0 h- r -l12 J middot )= _L-1
b = 12648 ~ 13 em
Maka dimensi pelat kopel 13 x 34 x 04 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
45
Prom Tersusun
Untuk Lk = 2000 mm Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 3409174 KgCm2
Taksir OJ = 26599
Maka di dapat Aperlu = 4 I866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm 2
Maka diambil Profil Channel ( I20x60x 15x I25)
Data Profil
~ I
a= 120 mm t b =60 mm
a I c = 15 mm -shy
t = 125 mm
Xa Xb b a = 1600 Kgem
A = 3213 Cm 2
Xa= 1970 Cm
Xb =4030 Cm
r = 75498 Cm 4
i = ~ =2 220Cm y VA
Atotal = 2 x A = 6426Cm2
lyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2
)
= 566227 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
46
II -~ = 2968CmIyt = AfHal
LkA = - = 67370 OJ = 1478 ( Fe 360 )
iv
a =OJX P = 1568657 ~ 1600 Kg em OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi ukuran untuk Per = 1611802 KgCm2
Taksir OJ= 41559
Maka di dapat Aperlu = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
~ I Data Protil
t Y
a= 80 mm
8 b =40 mm -l
c = 15 mm
Xa Xb t = 16 mm b
a = 1600 Kglcm2
A = 2806 Cm2
t = 27971 Cm4
i = = 1 5164 CmrY fA Xa= 1450 Cm
Xb = 2550 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
47
Atotal = 2 x A = 5612 Cm 2
Iyt = ( 2 x ly ) + (2 x A x Xa2)
= 2470323 Cm 4
I Iyt = _- = 20908 Cm
Aola
Lkl = ~= 1191577 OJ = 27402 (Fe 360)
i vt
a =mx P
=1574035-1600KgICm 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
A
Untuk Lk = 3000 mm
Dari tabel Profil baja Konvensional maka dimensi untuk Per = 11192769KgCm2
Taksir m=59847
Maka di dapat A perlu = 41866 Cm2
Untuk I Profil = 20933 Cm2
Maka diambil Profil Channel ( 80x40x 15x16)
Data Profil ~ t
t a= 80 mm
b =40 mm a
-1 c= 15 mm
t = 16 mm xa Xb
b a = 1600 Kgem
A = 2806 Cm 2
I = 27971 Cm4
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
48
Xa= 1450 Cm Xb = 2550 Cm
If i = 1- = 5164 Cm ~ ~A
Alotal = 2 x A = 5612 Cm 2
I)t = ( 2 x Iy ) + (2 x A x X)
= 2470323 Cm4
IVI =
A = Lk = 1429892 OJ = 3946 ( Fe 360 ) il
P a ltoraquo x-=J5741698S 1600Kg-Cm~ Ok A
Untuk Perhitungan selanjutnya dapat di lihat pada tabe1
Tabel41
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 2 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
49
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
Cm2
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
Per
Baja Ringan
(Kg)
168 2213 685783
336 5612 1379024
395198~336 8172
Tabel42
Pcrbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvcnsional dcngan panjang kolom 25 m
I
Type Luas
Kolom Baja Ringan
Cm2
168
336
I
336
luas Profil Baja
Konvensional
Cm2
2213
5612
8172
Tabel43
Per
Baja Ringan
Kg
476272
J 957708
3807894
I
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 3 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
50
Type
Kolom I I
I I
Luas
Baja Ringan
( Cm2 )
Luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
( Kg)
336 6426 139818
336 8172 178143
Tabel44 Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 35 m
Type
Kolom
Luas
Baja Ringan
(Cm2 )
luas Profil Baja
Konvensional
(Cm2 )
Per
Baja Ringan
(Kg)
336 -shy
6426 - _-- ------- ---------shy
9175802
--------------~--------_shy _shy
336 8172 380204
Tabel45
Perbandingan luasan Baja Ringan dan
Baja Konvensional dengan panjang kolom 4 m
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
51
Baja Tunggal ( ] )
25
2
III
15 Baja Zincalum C1l J J
Baja Konvensional
05
o 2 25 3
Panjang Kolom
Grafik 41 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada prof I tunggal
Profil Tersusun
7
6
5 I C1l III
4 Baja Zincalum C1l J
J 3 Baja Konvensional 2
1
0
2 25 3 35 4
Panjang Kolom (m)
Grafik 42 Grafik panjang kolom dengan luasan
Pada profil tersusun
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
52
Profil dengan pelat kopel
10
8
lJ
2 6
4
Baja Zincalum
Baja Konvensional
2
o 2 25 3 35 4
panjangkolom
Grafik 43
Grafik panjang kolom dengan luasan prot I tersusun dengan pelat kopel
Panjang Kolom Baja Konvensional
Berat sambungan Total (m) (Kg) (Kg) (Kg)
2 3474 06948I 41688
25 43425 08685 5211I -------- ------- ------+-------~ ------- --j---- ---------shyc------- ------shy
5211 I 10422 625323 I
][ ~ I2 10088 20176 t121056f--shy I
25 1261 ___1 2522 15132 f-----~--~-- f--
- I 1-81584 --shy3 15132 I 30264
17654 3530835 211848 I
4 I ) I
20176 I 40352 242112
][ ~ 2 10088 I 20176 ~ 121056
25 16035 3207 19242I
3 I19242 I 38484 230904
35 22449 I 44898 269388 i4 25656 51312 307872
Tabel 45 Berat Struktur Rangka Baja Konvensional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
][
3
524 655 786 I
1048 131 1572
6288 786
9432
__ ~ ----~~--L-- __~~~4 4 1048 I 2096
~1L004__ 12576
Tabel46 Berat Total Struktur rangka Baja
Grafik hubungan Berat Profil dengan Panjang kolom
7
6 62532
lE 5 o04 41688
5211
393 4716 Berat Total baja ringan
~ 3 3144 Berat Total baja
~ 2 konvensional
1
o 2 25 3
panjang kolom
Grafik 44 Hubungan Berat Profil dengan Panjang Kolom
Pada Profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
DAFTAR PUSTAKA
Wei-Wen Yu Phd1991 Cold Formed Steel Design Second Edition University Of
Misssousi - Rolla John Wiley amp Sons Inc
Direktorat PenyeIidikan Masalah Bangunan 1984 Peraturan Perencanaan Bangunan
Baja Indonesia (PPBIj Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan
Bandung
Patar M Pasaribu lr Dip Trop 1996 Konstruksi Baja Penyelesaian Soal -- Soal dan
penjelasannya Universitas HKBP Nomrnensen Medan
Jansen Chenoweth 1991 Kekuatan Bahan Terapan edisi ke- 4 erlangga
bullPeter Knowles 1984 Design OfStruktural Steelwork Surrey University Press
Rudy Gunawan Ir Tabel Profil Konstruksi Baja Kanisius Edisi Revisi
Sunggona KH lr Buku Teknik Sipil 1984 Nova
Leonard Spiegel George F Limbrunner- 1998Desain Baja Struktural Terapan PT
Ratika Aditama Bandung
Oentoeng Ir 1999 Konstruksi Baja Andi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009

9
Ada 2 jenis tipe kurva tegangan-regangan pada baja yakni seperti pada (gam bar
24) yaitu tipe Sharp-yielding dan gradual yielding Baja yang diproduksi secara lebur
(panas) biasanya mengikuti Sharp yielding untuk Tipe baja ini batas leleh baja
ditentukan oleh batas dimana kurva tegangan - regangan menjadi horizontal (gbr 24a)
Baja yang diproduksi secara dingin yakni dengan cara di tekan ( press ) atau di rol
mengikuti pola leleh gradual yielding dimana kurva regangan pada batas leleh
melengkung ( gbr 24b)
Harga minimum tegangan tarik (minimum Ultimate Tensile Stregth) baja yang
dirol atau dibentuk secara dingin ini berkisar antara 290-586 Mpa dan ratio perbandingan
antara tegangan tarik ultimate dan tegangan leleh berkisar 11 7 ~ 222
Modulus elastisitas untuk baja yang dibentuk secara dingin (cold fanned) sebesar
203 KNmm2
23 Baja Konvensional
Baja konvensional atau carbon steel adalah baja yang terdiri dari elemen-elemen
yang persentase maksimum selain bajanya sebagai berikut
bull 17 carbon 165 maganese 060 silikon dan 060 Copper
karbon dan manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan teganggan (stregth) dari
baja mumi
Baja dikategorikan berdasarkan material ialah dari Ingot Iron (baja bongkah) tanpa
karbon sarna sekali sampai Cost iron (baja tuang) yang mepunyai karbon sekurangshy
kurangnya 17 baja ini dibagi menjadi 4 kategori (berdasarkan carbon yang dikandung)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
10
1 Low Carbon (mengandung karbon kurang dari 015 )
2 Mild Carbon (mengandung karbon 015-029)
3 Medium Carbon (mengandung carbon 030-059)
4 High Carbon (mengandung carbon 060-L70)
Baja Carbon untuk konstruksi adalah termasuk kategori Mild Carbon
Untuk keperluan disain dipakai yield stress guna mendapatkan allow-able unit stress
(teganggan ijin) dari berbagai tipe batang yang dibebani Dan para perencana biasanya
menghendaki baja yang dapat mempertinggi tegangan (strength) dari pada menambah
ukuran bahan
231 Tegangan dan regangan baja Konvensional
M
A
A
B C
Gambar 25 Tegangan regangan Baja Konvensional
Keterangan Gambar
a = Tegangan baja
E = Regangan baja
A = Titik proporsional
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
11
A= Titik batas elastis
B = Titik batas plastis
M = Titik runtuh
C = Titik putus
Dari gam bar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan tegangan dan
regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum hooke Dimana hubungan
tegangan dan regangan menjadi tidak linear disebut limit proporsional Kemiringan garis
OA menyatakan besamya modulus elastisitas E Diagram regangan untuk baja Titik A
adalah titik leleh atas atau biasa disebut titik batas elastis dimana sampai batas ini bila
gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang terse but akan berderformasi
Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang tersebut akan kembali kebentuk
semula Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen
Daerah BC merupakan daerah Strain hardening dimana pertambahan regangan
akan diikuti dengan sedikit penambahan tegangaan Disamping itu hubungan tegangan
dan regangan tidak lagi bersifat linear Kemiringan garis setelah titik Bini di defenisikan
sebagai Ez Di titik M yaitu regangn berkisar antara 20 dari panjang batang tegangan
tarik batas (ultimate tensile stregth) Akhimya bila beban semakin bertambah besar lagi
maka titik C batang akan terputus Fenomena bertambahnya kekuatan ini disebut strain
hardening
Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh Dalam
kenyataannya sulit sekali untuk menentukan besamya tegangan leleh sebab perubahan
dari elastis menjadi plastis sering kali besamya tidak tetap
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
12
24 Deformasi akibat Beban Terpusat
Semua bagian bahan yangrnengalarni gaya-gaya luar dan sclanjutnya tegangan
dalam akan menjalani perubahan bentuk (mengalami regangan) Misalnya disepanjang
batang yang mengalarni suatu beban tarik aksial akan tcrcngang atau diperpanjang
semcntara suatu kolom yang menopang suatu bcban aksial akan tertekan atau
diperpendek Peruhahan bentuk total (deformasi ) yang dihasilkan suatu batang
dinyatakan dengan () (delta) Jika panjang batang adalah L rnaka pcrubahan bentuk per
satuan panjang dinyatakan dengan hurufYunani l (epsilon) maka
Perubahan bentuk total ()Perubahan bcntuk satuan == -----~-------- atau 6=--
Panjang L
Besarnya perubahan bentuk yang dihasilkan pada suatu batang tertentu akibat suatu
gaya tertentu akan berubah scsuai dengan kekakuan bahan batang
Sifat penting lainnya dari bahan struktur yang telah berubah bcntuk oleh suatu gaya
harus rnarnpu kembali ke bcntuk aslinya dengan scrnpurna hila gaya dilepas Bahan yang
rncmpunyai sifat ini dikatakan elastik Suatu bahan secara populcr diperk irakan elastik
jika bahan ini mampu rnenahan perubahan bcntuk dengan pcrsentasc yang tinggi tanpa
kerusakan Schingga karet diperkirakan bahan yang sangat elastis Tetapi hila bicara
secara teknis suatu bahan hanya dikatakan elastis bila bahan rnernpunyai kernampuan
untuk kernbali ke bentuk asalnya sctelah gaya dilepas
Tctapi agar sifat elastis bahan yang rnernpunyai kekuatan fisis terbatas tcrpclihara
maka pcrubahan bentuk dan tegangan yang menyertai perubahan bentuk tcrsebut harus
tidak melampaui suatu batas tertentu Batas itu dinyatakan sebagai batas elastis bahan
terscbut
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
13
25 Tekuk Kolom
Latar belakang tekuk kolom pertama dikemukakan oleh Euler pada tahun 1759
batang dengan beban konsentris yang semula lurus dan semua seratnya tetap elastis
hingga tekuk terjadi akan mengalami lengkungan yang kecil seperti pada gambar 21
Walaupun Euler hanya menyelidiki batang yang dijepit disalah satu ujung dan bertumpu
sederhana (simply supported) di ujung lainnya logika yang sarna dapat diterapkan pada
kolom yang berujung sendi yang tidak memiliki pengekangan rotasi yang merupakan
batang dengan kekuatan tekuk terkecil Kita akan mendapatkan rumus-rumus gaya kritis
yang dapat diterima oleh suatu batang sebelum tekuk terjadi
Pendekatan Euler umumnya tidak digunakan untuk perencanaan karena tidak sesuai
dengan percobaan dalam praktek kolom dengan panjang yang umum tidak sekuat seperti
yang dinyatakan oleh rumus-rurnus Euler
Considere dan Engesser pada tahun 1889 secara terpisah menemukan bahwa
sebagian dari kolom dengan panjang yang umum menjadi inelastic (tak elastis) sebeJum
tekuk terjadi dan harga E yang dipakai harus memperhitungkan adanyajumlah serat yang
tertekan dengan regangan diatas batas proportional Jadi mereka menyadari bahwa
sesungguhnya kolom dengan panjang yang umum akan hancur akibat inelastic dan bukan
akibat tekuk elastis
Akan tetapi pengertian yang menyeluruh tentang kolom dengan beban konsentris
baru tercapai pada tahun 1946 ketika Shanley menjabarkan teorinya yang sekarang
temyata benar la mengemukakan bahwa pada hakekatnya kolom masih mampu memikul
beban aksial yang lebih besar walaupun telah melentur tetapi kolom mulai melentur pada
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
]4
saat mencapai beban yang disebut beban tekuk yang menyertakan pengaruh inelastic
pada semua serat penampang melintang
Untuk menentukan kekuatan kolom dasar kondisi kolom perlu diidealisir dengan
beberapa anggapan Mengenai bahan kita mengangap (I) sifat tegangan di seluruh titik
pada penampang (2) tidak ada tegangan intemal seperti akibat pendinginan setelah
penggilingan (rolling) dan akibat pengelasan Mengenai bentuk dan kondisi ujung kita
dapat mengangap (3) kolom lurus sempuma dan prismatis (4) resultante beban bekerja
melalui sumbu pusat batang sampai batang mulai melentur (5) kondisi ujung harus statis
tertentu sehingga panjang antara sendi-sendi ekivalen dapat ditentukan Anggapan lain
tentang tekuk adalah (6) teori lendutan yang kecil seperti pada lenturan umurn berlaku
dan gaya geser dapat diabaikan
Setelah anggapan-anggapan diatas dibuat sekarang disetujui bahwa kekuatan suatu
kolom dapat dinyatakan sebagai
T[2pound (J cr = PIA =
(KLrr
Dengan (J cr = PIA = tegangan rata-rata pada penampang
E t = modulus tangent pada PIA
KUr = angka kelangsingan effektif (ujung sendi ekivalen)
Kita tahu bahwa batang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk elastis dan
batang tekan yang pendek yang buntak dapat dibebani sampai bahan meleleh atau bahkan
sampai daerah pengerasan regangan (strain hardening) Pada keadaan yang umurn
kehancuran akibat tekuk terjadi setelah sebagian penampang melintang rneleleh keadaan
ini disebut dengan tekuk inelastic
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
15
Tekuk mumi akibat beban aksial sesungguhnya hanya terjadi apabila anggapan dari
(I) sampai (6) diatas berlaku Kolom biasanya merupakan satu kesatuan dengan struktur
dan pada hakekatnya tidak dapat berlaku secara independen Dalam praktek tekuk
diartikan sebagai pembatasan antara lendutan stabil dan tak stabil pada batang tekan jika
bukan kondisi sesaat yang terjadi pada batang langsing elastis yang diisolir Banyak
insinyur menyebut beban tekuk praktis ini sebagai beban batas (ultimate)
26 Keruntuhan Batang Tekan
Dari mekanika bahan kita tahu bahwa batang tekan yang pendek akan dapat
dibebani sampai beban meleleh Satang tekan yang panjang akan runtuh akibat tekuk
elastis Pada keadaan umum kehancuran akibat tekan terjadi diantara keruntuhan akibat
kelelehan bahan akibat tekuk elastis setelah bagian penampang melintang rneleleh
keadaan ini disebut tekuk inelastic (inelastic buckling)
Ada 3 (tiga) jenis keruntuhan batang tekan yaitu
1 Keruntuhan akibat tegangan yang terjadi pada penampang telah melampaui kekuatan
materialnya
2 keruntuhan akibat batang tertekuk elastic (elastic buckling) Keadaan ini terjadi pada
bagian konstruksi yang langsing Disini hokum Hooke masih berlaku bagi serat
penampang dan tegangan yang terjadi tidak melebihi batas proporsional
~ clo[c e I Glt0)
3 keruntuhan akibat melelehnya sebagian serat disebut tekuk ~ic (inelastic
buckling) Kasus keruntuhan semacam ini berada diantara kasus (I ) dan kasus (2)
dimana pada saat menekuk sejumlah seratnya menjadi inelastic maka modulus
elastisitasnya ketika tertekuk lebih kecil dari harga awalnya
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
16
27 Kolom Euler
Rumus kolom Euler diturunkan dengan membuat berbagai anggapan sebagai
berikut
bull Bahan elastis linier dan batas proporsional tidak terJampaui
bull Batang lurus sempurna prismatis dan beban terpusat sempurna
bull Penampang batang tidak terpuntir dan elemennya tidak dipengaruhi tekuk setempat
dan distorsi lainnya selama melentur
bull Bahan terbebas dari tegangan residu
bull Torsi lendutan yang kecil akibat berat batang dan juga geser dapat diabaikan
bull Kondisi ujung harus stat is tertentu sehingga panjang antara sendi ~ rol ekivalen dapat
ditentukan (dalam pembebanan selanjutnya kondisi ini tidak mutlak)
Untuk menghasilkan anggapan bahwa bahan dalam keadaan elastis linier perlu
diperhatikan perbandingan dari panjang dan radius girasi dari batang Pada tegangan
kritis dari batang untuk tiga macam material Dari diagram terlihat bahwa tegangan kritis
selalu menurun dengan menaiknya perbandingan LkJi Sebuah batang dikatakan langsing
apabila rumus Euler yang elastis berJaku
28 Analisis Kolom
y pI
4x L
Gambar 26 Batang lurus yang dibebani oleh gaya aksial
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
17
Sebuah batang lurus dengan panjang L yang dibebani oleh gaya aksial P seperti
yang diperlihatkan pada gam bar 26 uraian gaya-gaya yang bekerja pada potongan
sejauh x dari turnpuan diperlihatkan pada gam bar 27 dimana N dan Q adalah komponen
gaya longitudinal dan transversal pada potongan itu dan M adalah momen lentur
Dx ~ IQ~Q
-6t0W~~tj
Gambar 27 Potongan batang sejauh x dari tumpuan
Pengaruh dan adanya rotasi struktur persamaan kesetimbangan dari elemen kolom
ramping yang terdeformasi diperlihatkan pad gambar 26
Q+dQ
---F+dj3
N+dN
Gambar 28
Kolom Terdeformasi
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
18
Untuk deformasi yang kecil maka dapat diasumsikan bahwa sudut putar fJ adalah
kecil Dengan demikian sin j3 dan cos 3 secara berurutan dapat dianggap fJ dan 1
Persarnaan kesctimbangan gaya dapat diperoleh dengan menguraikan masing-masing
gaya yang bekerja sesuai dengan sumbu x dan y Dar uraian gaya pada sumbu ~X
diperoleh
-N + (N+dN) - Q fJ + (Q + dQ)( (J + d n = 0
N1+Qpl+ [JQI =0
Dimana
N l ~c dNdx
QI =dQdx
(1 1 =dPdx
Dari uraian gaya pada sumbu --y diperoleh
-Q + (Q+dQ)- N f3 - (N + dN)( P + dn = 0
-N fJ 1+ fN I+ QI = 0
Uraian Mornen
M - (M+dM)+Qdx = 0
Q=M
Dimaria
M = dMdx
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
19
Untuk batang yang rarnping dapat dianggap bahwa tegangan dan gaya geser
melintang sangat kcci1 Kita biasanya mcngambil asumsi bahwa bentuk kuadratik yang
menggarnbarkan interaksi non1inear antara gaya gescr yang keci I dan putaran dapat
diabaikan Dari asumsi yang diarnbil maka tiga persamaan kesetirnbangan disederhanakn
mcnjadi bentuk bcrikut
N 1 = 0 (21a)
Ql= () (~lb)
Q=M 1 (2k)
Bentuk dari fJN 1 tidak terdapat pada persarnaan 21 b karen a tclah hilang akibat
persamaan 21a dengan mengeliminasi Q dar persamaan 21c schingga mcnghasilkan
N 1 =0
Mil = -Ell (21 c)
Dimana I adalah momen lnersia dari penampangdan [ adalah modulus clastisitas
bahan Persamaan 21e kita substitusikan kedalam persarnaan 21d diperoleh
N = ()
Untuk harga El yang konstan persarnaan menjadi
N I = 0 (22a)
ElylV _Ny = () (22b)
Persamaan 22b merupakan bentuk kuadratik dalam variabel-variabel N dan Y
oleh karena itu merupakan persarnaan differensial non linear Dari persamaan 22a
terlihat bahwa N konstan sepanjang X dan dari kondisi batas =0 dan x=L kita lihat
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
20
bahwa N=-P Dengan demikian persamaan 22b dapat disederhanakn menjadi bentuk
lazim dikenal
ElylV - pyll = 0 (23)
Atau
d 4 y deyEI -4 +P- =0 (24)
dx dx
Persamaan 24 diatas adalah persamaan differensial dari kolom ramping yang
mengalami tekukan Dari persamaan 24 dapat ditentukan besamya pada saat struktur
akan runtuh Misalnya k2 = PIEI dan substitusikan kedalam persamaan 24 sehingga
diperolch
d 4 y dCydx
4 + K dx c =0 ( 25 )
Persamaan umum dari persamaan diferensial adalah
Y = A sin kx + B cos kx + Cx + D (26)
Dimana A B C 0 adalah tetapan tertentu yang dapat ditentukan dengan
menggunakan syarat-syarat batas yaitu kondisi batas ujung-ujung batang (boundary
condition)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIII
ANALISA TEKUK
31 Tekuk Pada batang Prismatis
Batang yang di bebani secara aksial (axially loaded members) yaitu batangshy
batang yang merupakan elernen-elemen struktur yang memiliki sumbu longitudinal
lurus dan hanya memikul gaya aksial (tarik atau tekan) Hal ini biasanya terdapat pada
batang-batang diagonal dalam berbagai rangka batangttruss) batang-batang
penghubung dalam berbagai mesinkabel-kabel dalam jembatan kolom-kolom dalam
bangunan dan lain-lain
Penampang-penampang dapat berbentuk pejal berongga atau berdinding tipis
f1in walled) dan terbuka Dan dalam mendisain suatu kolom agar ekonomis dapat
dilakukan dengan mengambil tampang yang bervariasi Dalam hal ini penulis
mengambil tiga tampang yang bervariasi yaitu
1 Profil kanal tunggal
2 Profil kanal tersusun
3 Profil kanal Majernuk dengan pelat kopel
maka dalam menganalisa ketiga tampang tersebut yang harus diperhitungkan adalah
sebagai berikut
bull lnersia penampang
bull Luas tampang
bull Gaya bekerja ( P )
bull Panjang tekuk ( Lk)
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
22
Batang tekan (compression member) adalah elemen struktur yang mendukung
gaya tekan aksial Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga
terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk) hal ini harus diperlihatkan dengan
menggunakan persamaan
p shyOJ-~a
A
Dimana
OJ = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan ( A ) dan jenis bajanya
Ci= Tegangan dasar pada tabel 1 PPBBI83
P = Gaya tekan pada batang terse but ( Kg)
A = Luas penampang batang (Cm L
)
Adapun untuk mencari nilai kelangsingan dapat menggunakan rumus berikut ini
lmin
Dimana
A = nilai kelangsingan
L = panjang tekuk batang tersebut (em)
imin = jari-jari kelembaman minimum batangprofil (em)
311 Angka Kelangsingan
Kelangsingan Batang tekan ini tergantung dari jari-jari kelembaman ( i ) dan panjang
tekuk (Lk) dimana
Lk = Panjang tekuk ini juga tergantung pada keadaan ujung-ujungnya apakah sendi
jepit bebas dan sebagainya Panjang tekuk ini dapat dicari dengan menggunakan
tabel 31
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
23
r-wI) T IT I lId)) rll (QJ I IJI ~~ ~ j [t qJ+ell
I I IBentuk I J I JIlekukan kotom I I I Iditunjukkan I I I I
oeh garis I I I putus-putus I I I I
I I I I
Jlr
f Harga K teoretik 07 1005 20
tiarga oesam Ylg dia~jun bila ikondisi ideal hanya
10 20
065 080 10 20210
if Rotasi ditanan Translasi ditahan
Kode f Rolasi bebas Translasi ditatlan kondisi lIlling cJ Rotasi dilahan Translasi bebas
Rotasi bebas Transtasi bebas
Tabel 31 Faktor K untuk berbagai perletakan
Karena batangprofil memiliki 2(dual jari-jari kelembaman ( i ) umumnya
akan didapat dua nilai harga )c Yang menentukan adalah ni lai A yang terbesar
untuk itu dipakailah jari-jari kelembaman yang terkecil (imin)
Dari nilai angka kelangsingan A inilah akan diperoleh nilai faktor tekuk
(ro )yang dapat dicari dari tabel 234 atau 5 PPBr 83 untuk harga A diantara hargashy
harga yang tercantum pada tabel-tabel tersebut hargarraquo dapat dihitung dengan
interpolasi linier
Contoh dicari untuk A = 15078 maka nilai OJ
Penyelesaian
A = 150 OJ = 4342
A=15078 OJ = 4342+ (15078-150)x(4401_4J42) =4388 (151-150)
A= 151 J = 4401 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
---
24
maka untuk nilai z =15078 didapat (I) =c 4388
Yang diperoleh dari tabel 3 PPBI83 untuk nilai Fe 360 (Bj 37)
Harga A ini dapat ditentukan dengan persamaan
EA =1r -shy
g ~O7cr
Untuk A lt 0163 rnaka (I) = 1
141 Untuk 0183lt)lt1 maka (J =
1593- c
Untuk maka to =-= 2281 A
Berdasarkan PPBJSJ
32 Analisis Beban kritis pada Profit Ganda
321 Umum
Kolom baja dengan profil ganda ialah suatu kolorn baja yang terdiri dari dua
buah profil tcrsebut dihubungkan dengan satu penghubung yang biasa discbut dcngan
plat kopel Kolom dengan profil ganda scring digunakan apabila
bull Kapasitas prom tunggal yang tersedia tidak mencukupi
bull Diperlihatkan batang dengan kekakuan yang besar
bull Detail sambungan mernbutuhkan profil ganda
bull Faktor ekonomomis
Jarak kedua profil dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tcgak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
25
Jarak kedua profiI dapat diatur sedemikian rupa sehingga tekuk arah tegak
lurus sumbu x-x (sumbu bebas bahan) dapat dibuat mendekati sarna dengan tekuk
arah tegak lurus sumbu y-y (sumbu bebas bahan) Profil ganda seperti ini cocok
digunakan untuk kolom tanpa dukungan lateral karena hal ini sulit diperoleh jika
menggunakan profil standart
322 Sumbu utama sumbu bahan dan sumbu bebas bahan
Yang dimaksud dengan sumbu utama adalah sumbu dimana sumbu terse but
merupakan sumbu simetri pada profil tersebut Sumbu bahan adalah sumbu yang
memotong semua elemen batang sedangkan sumbu bebas bahan adalah sumbu yang
sarna sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebahagian elemen
bahaan
Garnbar 31 Profil ganda
Pada garnabr 31 sumbu x-x adalah sumbu bahan bagi profil ganda dan juga
merupakan sumbu utarna bagi profil tunggal yang menghasilkan inersia maksimum
Sumbu y-y adalah sumbu bahan bagi profil ganda yang menghasilkan inersia idiil
yang digunakan untuk mencari kelangsingan idiil Sumbu y -y adalah sumbu utama
bagi profil tunggal dan juga merupakan sumbu lemah yang menghasilkan inersia
minimum bagi profil tunggal
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
26
33 Analisa Profil Canda
Profil ganda atau profil tersusun mempunyai 2 sumbu yaitu sumbu bahan dan
sumbu bebas bahan Pada profil tersusun yang mempunyai sumbu bebas bahan
supaya batang-batang yang disusun dapat bekerja sama tempat-tempat tertentu hams
dihubungkan satu sama lain dengan pelat kopel sehingga
bull Untuk profil yang tersusun seperti Garnbar 33 berlaku
y adalah sumbu bebas bahan Al adalah luas penampang satu
Untuk batang tersususn hams ditinjau kestabilannya terhadap kedua sumbu bebas
bahan sebagai berikut
Terhadap sumbu bahan (x-x)
Kelangsingannya adalah
Terhadap sumbu bebas bahan (y-y)
Kelangsingannya adalah
2AV =JAy 2 +O5mA
Al = kelangsingan ideal
Dimana
m = jumlah batang tunggal yang membentuk batang tersusun
Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah 1- sumbu y-y
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
27
l y = jari-jari kelernbarnan dari batang tersusun pada arah 1 surnbu y-y
L J = jarak antar tenggah-tenggah pelat Kopel pada arah hatang
lrnin = jari-jari kelembaman batang tunggal terhadap sumbu yang
memberikan harga terkecil (sumhu 1-1)
34 Dimensi plat kopel
Walaupun tugas akhir ini tidak dihahas samhungan plat kopel dengan profil
tetapi dimensi daripada plat kopel berpengaruh terhadap analisa hehan kritis dari
profil ganda rnaka dimensi plat kopel itu sendiri perlu kiranya di analisis
Dirnensi plat kope1 adalah panjang lehar dan teba Panjang plat kopel diberi
natasi a Lehar pelat kopel diberi notasi b sedangkan tcbal pclat kopel diheri
notasi 1
Panjang pelat kopcl adalah merupakan variahel yang tidak hchas karena
panjang plat kopel tergantung kepada incrsia sumbu behas hahan dari profil ganda
dimana inersia sumbu bebas hahan dibuat sama dengan inersia sumbu bahan
Sehingga
I = Iy + Al 4 i
Karena yang dibutuhkan adalah mencari panjang plat kopel maka persamaan diatas
diubah menjadi
F ~~(~I) (34)
Supaya plat kopel cukup kaku untuk menghuhungkan kedua profil dan juga
ekonomis maka tebal plat kopel dibuat sama dengan tebal Hens dari profil yang
dihuhungkan Dengan kata lain tebal plat kopel merupakan variabel yang tidak hebas
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
28
Lebar plat kopel adalah merupakan suatu variabel bebas karena tidak
tergantuing dari profil yang disarnbungnya Tetapi supaya plat kopel cukup kaku
untuk itu plat kopel harus memenuhi syarat sebagai berikut
lp ~ 1O~ dari PPBBI hal 21 persamaan (12) Karena inersia pelat kopel yaitu a L
] b b 60a 1Ip = -1 - maka - ~ ~----
12 1 L
1 b I [ 60a I ~ J n ~ n ~--~
1 L I
J [60a J]Ln b ~_ n ~---1 I
(j In[ ~(J~ Jl b gt e - (34])
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
BABIV
PERHITUNGAN
A BAJA RINGAN
Untuk Lk = 2000 mrn
~ t Data Proti I
t J ~~ 100 mm
y
b = 45 mm a_~
c r f u mm
l cemiddot 08 mrn
CJ = 199362 Kgern
b
4I = 2763353600 rnrn 276335 Cm 4
41= 484122629 mm 48412 Cm 4
II - I - 1697= - (1 - 1~ - J) m
V A
A = Lk =1178167 OJ = 312586 iy
Per = A x ( (J ) = I 07 I 672 Kg (() ~
29 Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
30
Profil Tersusun tanpa peat kope
Data Profit
a = 100 mm
b ~~ 45 rnrn -
v c = 10 mm
t co 08 mmXa Xb
a 199362 Kgem C
A = 168 Cm~ Xa = 143286 Cm
I 7C 2763353600 mrn ~ 276335 Cm-1
rJ I --~ J--~ = 169755 Cm
~ A
1
Alo[al = 2 x A = 336 Cm
Ivt = I r u X 1 Ixi x X 2 ~
= 165808 Cm-1
1 - Lk = 90 0 I OJ = I 96 (r 40 - bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bull bullbull bullbull I- e ) i 11
Per = A X( (J J= 3409174 KgOJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
31
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm
t-shy b c 45 rnm
c = 10 mm
t = 08 mm Xh Xa
d h rr = 199362 Kgern
At = 336 em- Xu = 143286 em
I ~ ~ )76 ~(()()_ LL ) 111m ~ )7 6~i_ bullLL C -1111
i =
rshyjshy = 169755 ern
n=3
L1= L~ = 83333 rn n
i= i y rnaka didapat d = 45RI
Il = 2 x 1y + 2xAx ( Xa + d ~ 2
0t
= 5626506743 mm 4 ~ 562651 em 4
it =
rrshyI i~~1 = V2A
40921 em
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
)~ = ~k = 488726
)1 =l~~ +) = 6269771 OJ = 143377( Fe 430)
Per = A x(O () ) = 5441664 KgOJ -
Untuk Lk = 2500 mm
Profil Tunggal
Data Proli I L t a = 100 rnrn
b =+5 mrn
c = 10 mill
t = 08 111111
a = 199362 Kgcrn
1~ = 2763353600 mm) ~ 276335 em)
[0= 484122629 mm-l ~ 48412 emmiddot
i =c r( = 169755 ern deg ~-A
LkA = ---=1472709 0)= 48839 (Fe430)
iv
Per = A X( () ) = 6857829 Kg(J) ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
33
ProfiJ Tersusun
Data Proti I ~ I
t a = 100 mm y
b = 45 mrn
- a t
11 c = 10 mm
l = 08 mrn Xa Xh
c = 199362 Kgem
A = 168 Cm~ Xa = 14-3286 em
Iy = 484122629 rnm ~ 48412 Cm-l
i = 1~ = 169755 em V A
- ) A -A total - bullbull X - 6 (m ~ -1j
= 165808 Cm-l
- ~~ = 11 J ~4It - _) OJ = 28515 ( Fe 430 ) I vi
P cr = A X( (J J = 2349104 Kg O ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
34
Protil Tersusun dengan pelat kopel
c
(
1 a
Xh Xa d
I = 2763353600 mm ~ 276335 Cm-l
I = 484122629 mm-l 48412 Cm-l
J i = I-~ = 169755 Cm
V A
11 = 3
LI = Lk = 83333 m n
=~= 490903~ I
I = I maka didapat d = 4581 em
11 = 2 x ly + 2 x A x ( Xa+ -d t 2
= 5626506743 mrn ~ 562651 Cm-l
i ~ ~ J 40921 em o 2A
Data Profil
a = 100 mm
b = 45 mm
c = 10 mm
t = 08 mm
a = 199362 Kgern
Xa = 143286 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
35
- ~= 610978A - i r _ 1
--~---
)11 = )c + A = 782493 CO ~c 16949 ( Fe 430 )
Pr=AX(O =3951988Kg OJ
Untuk Lk = 3000 mm
Profil Tu nggaI
t ~ t DalJ Prof 1
c
a= 100mm y
b = 45 mill a_~
c= I () mrn
l = 08 mill
(J = 199362 Kgern
I = 2763353600 1ll1ll-1 276335 Cm-1
r-
iv = I~ = 169755 Cm v A
~ = Lk =1767251 CO = 70322 ly
P ~ A X( ) ~ 4762723 Kg
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
36
Profil Tersusun
~ r Data Profil t
Y a = 100 mm
-shy a b = 45 mm I
c = 10 rnrn
Xa Xh t = OR mm
(J= 199362 Kgcm c
AI = 168 Cm2 Xa = 143286 em
I = 2763353600 rnm ~ 276335 Cm-l
Iy = 484122629 mm 4 4R412 Cm4
- J A - 3 6 C cA IOlal - ~ X - ) In
= 165808 Cm-l
1 middot = - = 2 1 CrnI v I -~
VAoof
A = rk_ = 135048 (I) = 41 069 ( Fe 430 )
1 = A x (j J= 163104 Kg (J)
Perhitungan selanjutnya dapat di Iihat di tabel
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
--
37
Profil Tersusun dengan pelat kopel
Data Profil
a = 100 mm b = 45 mm
l a c = 10 mm
t = 08 111m
(J = 199362 Kgern Xh Xa
d b A = 336 Cm
I = 2763353600 mrn 276335 Cmel
I= 484122629 Illm el
48412 Crn Xa = 143286 em
iy = = 169755 em I = i maka didapat d= 44581 Crn Hlk
n = 5 ----- L I = = 60 mrn n
L1 --L 1 - = -35 4 shy- bull J)
r I
d 11 = 2 x Iy + 2 x A x ( Xa+- r -
el el = 5626506743 mm 56265 Iem
ivt = J~---=40921 em V lA
0 = Lk = 733 I I 3 1
I I
Jell =f1+1I1 =813869 (()= 17591 (Fe430)
Pcr= AX( ()]= 3807894 Kg Perhitungan selanjutnya dapat di lihat di tabel OJ ~
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
38
BAJA KONVENSIONAL
Profit Tunggal C
Untuk Lk = 2000 mm
Taksir oi = 31252
Maka di dapat AperJu = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoleh profit 80x40x 15x 125 mm a = 1600 KgCm 2
I = 22302 Cm 2
A = 2213 Cm~
i = 153 Cm JI= V A
Lk = -=1304976 (j) = 32869 (Fe 360)
iy
p a =O)X =1591712-1600KXICm2 OkA
Untuk Lk = 2500 mm
Taksir co = 48838
Maka di dapat Apcrl u = 41866 Cm 2
Untuk 1 Profil = 20933
Maka diperoJeh profil 80x40x 15x 125 rnrn 1600KgCm2
r = 22302 Cm 4
4Iy= 5198 Cm
Jesanna Oktavia Siagian Analisa Tekuk Kolom Baja Ringan (Zincalume) Dan Baja Konvensional 2008 USU Repository copy 2009
39
A = 2213 Cm2
i = ~ = 153 Cm fA
LkA=~=163122 OJ=51357(Fe360)
iy
(Y =Q) x =1591490 1600 K~ em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull Ok
Untuk Lk = 3000 mm
Taksir 0)= 70323
Maka di dapat Ar~r111 = 41866 Cm2
Untuk 1 Profil = 20933 Cm
Maka diperoleh profil 80x40x 15x 125 rnrn (Y = 1600 Kgern
1 = 22302 Cm
A = 2213 Cm2
Iv = - = 153 Cm H A
LkA = ~=1957464 OJ = 7395
iy
(Y =mx p =1591516 1600 Kg em 2 bullbullbullbullbullbullbullbullbullbull O