ANALISIS KOLOM STRUKTUR PORTAL BAJA TERTEKUK

Sanci BarusStaf pengajar Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik USU

Abstra: Suatu kolom EI menerima beban aksial sentris menyebabkan kolom tersebut mengalami tekuk. Kondisi ujung dari kolom tersebut sangat mempengaruhi panjang tekuk atau kapasitas P kristisnya. Portal struktur baja mempunyai kondisi ujung yang sangat variatif tergantung dari kekuatan sambungan pada ujung-ujung kolomnya. Sambungan Rigid, Semi Rigid, dan Sendi akan memberikan kekuatan terhadap P kritisnya yang signifikan. Kajian ini membahas tentang prilaku tekuk pada portal baja yang diteliti dilaboratorium percobaan. Hasil dari Penelitian ini memberikan gambaran tentang teori tekuk Euller kondisi ujung yang sekali gus dapat mengetahui derajat rigid-nya sambungan.Kata Kunci : Portal Baja, Tekuk Euller, Kekakuan sambungan

Abstract: A Column EI accept the burden of aksial centris cause the column experience of to bend. Boundry Condition from the column very influencing of buckling length and its critical capacities P is steel frame of structure have the condition of very depended.immeasurable back part extension strength at the boundry condition.Rigid joint, semi rigid, and hasp will show the very differing critical P. This study study about buckling behavior b at accurate portal steel is attempt laboratory Result from this research will give the picture of about buckling theory of Euller wich once gus know degree of resistence.Key Word : Portal steel, Buckling of Euller, Rigid Connected

PendahuluanUntuk menentukan besarnya Gaya Aksial Kritis dalam kondisi elastis harus memenuhi hokum Hook dan Euler. Peristiwa tekuk terjadi apabaila batang masih dalam keadaan lurus belum terdeformasi. Untuk mendapatkan hasil sesuai dengan teori maka harus memenuhi beberapa persayaratan menurut Euler,

1. Batang harus Lurus2. Gaya bekerja pada pusat berat

batang3. Perletakan harus sempurna

4. Kolom vertikal agar tidak berpengaruh oleh berat sendiriUntuk berbagai kondisi

ujung ujungnya memberikan besarnya gaya axial kritis atau panjang tekuk.

Gambar 1 : Tekuk Kolom Euler

Perletakan Sendi-Sendi

Jepit - Jepit

Jepit - Sendi

Jepit – Jepit Bergoyang

Jepit - Bebas

Sendi – Jepit Bergoyang

Sebelum dilakukan Penelitian di Loboratorium UNIKA ST.THOMAS, dihitung dengan mekanika serta Prinsip Tekuk Euler untuk menjadi acuan dalam pembuatan sampling.1.Dilakukan perhitungan besarnya sudut putar pada pertemuan balok kolom dengan Metode Slope-Deflection untuk menentukan kondisi ujung kolom yang ditinjau.2.Selanjutnya fenomena Kolom Portal dibebani gaya axial centris di-Interpretasikan menjadi persemaan Differensial linear ordo dua yang diselesaikan metode analistis atau Numeris.3.Perletakan kolom diasumsikan sebagai Sendi-Sendi.4.Pada Hubungan Kolom dan Balok dipenuhi 3 syarat yaitu Setimbang (Eqiulibrium), Stabil (Stable), dan Berkesesuaian (Compatible)

Persamaan Differensial Linear biasa Ordo dua Non Homogen yaitu,

…………………… 1atau,

………………...2Persamaan diatas diselesaikan dengan penyelesaian matematik, diperoleh solusinya

…3

Dengan b.Condition :

(Portal Tdk Bergoyang)

Diperoleh

.........................................4

Sehingga Persamaan menjadi

………5

………6

Pada Sambungan di-B Sudut Putarnya maka,

………7

Untuk menyelesaikan persamaan diatas agar memperoleh nilai eigen K, maka dibantu oleh metode Slope-Deflection agar Momen ujung

ter-eliminair sekaligus mendapatkan nilai kL

Metode Slope Deflection,

Persamaan Momen Pada Portal tidak bergoyang

……………8

…………..9

…………10

…………..11

Menyelesaikan problem statis tak tentu harus memenuhi 3 syarat pada kedua ujung portal dan kedua pertemuan balok kolom yaitu,Setimbang, stabil, dan berkesesuaian untuk mendapatkan sudut sudut rotasi pada ujung-ujung kolom portal baja satu tingkat.

…………………..12

Dari analisis Slope-Deflection dapat dihitung sudut rotasi di-B

…………………13

dari persamaan 7 dan 13 diperolehpersamaan

…………14dengan menggunakan Kolkulator Fungsi Radian diperoleh harga kL dengan cara trial & ErrorkL = 3.949

Sehingga didapat

Data kekuatan balok-kolom propil seperti tergambar,

Gambar-2 : Sambungan Balok-Kolom

Gambar-3 : Portal Bidang

( Inersia minimum)

Maka dapat dihitung P kritisnya kolom portal secara teori sebesar,

serta kolom tunggalnya sebesar,

Metode PenelitianPenelitian dilakukan di-Laboratorium Struktur Fakultas Teknik Unika. Alat alat meneliti, 1. Portal tempat dudukan Jacking berkapasitas 25 Ton.2.Dial gauge pengukur deformasi 3.Moer-stang dan kawat baja untuk pengekangan pada sambungan dan perletakan.Prosedur Pengujian,

1. Portal diberdirikan dan disetel dengan kawat-kawat tarik yang dipasang moerstang sampai kolom atau portal berdiri vertikal dan lurus.

2. Jacking lalu didudukkan persis diatas kolom sedemikian tepat pada pusat berat propil.

3. Selanjutnya dipasang dial indicator 3 buah pada portal dan satu pada kolom tunggal.

4. Jumlah sampel empat buahSelanjutnya saat penelitian dicatat deformasinya setiap kenaikan 500 kg gaya hingga 5.500 kg.

Hasil Penelitian dan PembahasanPencatatan Beban versus Deformasi ditabulasikan lalu dituangkan dalam tampilan grafik sbb,

Data Penelitian Kolom tunggal,Gaya Kolom Tunggal

  satu Dua(Ton) Dial Dial

  (mm) (mm)1 0.4 0.11

1.5 0.55 0.232 0.69 0.32

2.5 0.84 0.443 1.31 0.97

3.5 6.52 7.01

Grafik Kolom Tunggal,

Hub. Gaya vs Deformasi

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 2 4

Gaya ( Ton )

De

form

as

i ( m

m )

Kolom Tunggal 1

Kolom Tunggal 2

Data Penelitian Portal ke-IGaya Pembacaan Portal 1

Dial-1 Dial-2 Dial-3(Ton) (mm) (mm) (mm)

1 0.47 0.26 0.121.5 0.56 0.34 0.16

2 0.65 0.42 0.182.5 0.75 0.48 0.21

3 0.86 0.57 0.253.5 0.95 0.65 0.26

4 1.06 0.74 0.34.5 1.18 0.82 0.32

5 1.39 1.05 0.535 4.21 3.98 2.44

Grafik Portal-I

Hub. Gaya vs Deformasi

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

0 2 4 6

Gaya ( Ton )

Def

orm

asi (

mm

)

Kolom AB

Kolom DC

Balok BC

Data Penelitian Portal ke-IIGaya Pembacaan Portal-2

Dial-1 Dial-2 Dial-3(Ton) (mm) (mm) (mm)

1 0.26 0.2 0.081.5 0.34 0.26 0.13

2 0.44 0.32 0.162.5 0.5 0.38 0.18

3 0.57 0.45 0.213.5 0.67 0.49 0.22

4 0.73 0.54 0.264.5 0.83 0.64 0.28

5 1.03 0.82 0.425.5 4.62 4.23 2.35

Grafik Portal ke-II

Hub. Gaya vs Deformasi

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

5

0 2 4 6

Gaya ( Ton )

De

form

as

i ( m

m )

Kolom AB

Kolom DC

Balok BC

Membaca hasil dari gambar grafik penelitian bahwa kolom sudah mengalami deformasi atau tekukan sejak priode pemberian gaya 1 Ton.Hasil ini tidak menggambarkan prilaku tekuk elastis. Karena pristiwa tekuk secara teori Euler, kolom memikul gaya kritis sebesar 3.279 kg. padahal kalau

dibaca pada grafik percobaan pertama, kolom memikul 3.500 kg pada kondisi deformasi sekitar 6-7mm. Demikian juga pada Portal, kolom dapat memikul gaya tekan hingga pada gaya 5 ton.Keadaan ini terjadi karena pengaruh ;

1. propil tidak benar benar lurus2. Sangat sulit menempatkan gaya

persis pada pusat berat propil3. Kemungkinan adanya bergeser

dudukan perletakan.4. Keterbatasan alat

Semua itu menyebabkan terjadinya penyimpangan terhadap teori.

Kesimpulan dan SaranHasil penelitian divalidasi dengan teori Tekuk Euler beserta Perhitungan Analisa Struktur dapat disimpulkan bahwa penyimpangan terjadi masih dalam batas toleransi. Dalam batas elastisnya,Kolom tunggal percobaan-1 dan 2,

Kolom Portal 1 dan 2 sebesar,

Dapat disimpulkan pula menurut teori tekuk in-elastik lendutan kecil, kolom percobaan ini telah mengalami tekuk in-elastik meski masih dalam batas proposional pada hubungan tegangan regangan.Disarankan agar meneliti lagi untuk dengan alat lebih memadai serta propil tampang simetris

Daftar PustakaChajes, Alexander (1970), Principles of

Structural Stability Theory, Prentice-Hall, Inc, EnglewoodSliff,New Jersey

PPBBI, Peraturan PerencanaanBangunan Baja Indonesia,Yayasan Lembaga PenyelidikanMasalah Bangunan Bandung

AISC, American Institute SteelConstruction, Manual of Steel

Construction, eighth edition, Icc.400 North Michigan Avenue Chicago, Illinois 60611

Charles G. Salmon, Jhon E.Jonson, SteelStructures, Design and Behavior,2nd edition, Harper & Row, Publishers,Inc