IV - 1

BAB IV

ANALISIS DESAIN BAJA RINGAN

4.1. ANALISIS DESAIN MANUAL

Analisis desain baja ringan pada elemen rangka atap dibagi dalam

dua kategori, yaitu analisis batang tekan dan analisis batang tarik. Analisis

ini didasarkan pada nilai gaya batang yang terjadi akibat beban luar.

Berikut ini adalah contoh analisis desain baja ringan pada sebuah

kasus rangka atap.

• Pembebanan

Gambar 4.1. Kasus Pembebanan

• Analisis Gaya Batang

Setelah dilakukan analisis dengan menggunakan SAP 2000 V.10,

maka diperoleh diperoleh hasil nilai gaya batang sebagai berikut :

Gambar 4.2. Gaya Batang

Tarik

Tekan

IV - 2

Tabel 4.1. Nilai Gaya Batang

Frame Station PText m N

1 1.523 -4489.152 1.523 -2622.013 1.523 -2622.014 1.523 1112.255 1.523 1112.256 1.400 2399.87 1.400 2399.88 1.523 1112.259 1.523 1112.2510 1.523 -2622.0111 1.523 -2622.0112 1.523 -4489.1513 1.414 2773.7414 1.414 2773.7415 1.414 -693.4316 1.414 -693.4317 1.414 -4160.6118 1.400 2.225E-1219 1.400 -2.225E-1220 1.414 -4160.6121 1.414 -693.4322 1.414 -693.4323 1.414 2773.7424 1.414 2773.7425 0.400 -1.784E-1126 1.414 -1733.5927 0.800 -980.6728 0.000 2427.0228 0.990 2427.0228 1.980 2427.0229 1.200 030 1.720 -210931 1.600 -980.6732 2.608 3196.5833 2.000 -4601.8134 2.441 590.5935 2.000 -975.9836 2.441 590.5937 2.000 -4601.8138 2.608 3196.5839 1.600 -980.6740 1.720 -210941 1.200 042 1.980 2427.0243 0.800 -980.6744 1.414 -1733.5945 0.400 0

Sumber : SAP 2000 V.10

IV - 3

Pada contoh kasus di atas, batang 32,33,37, dan 38 mengalami gaya

batang yang paling maksimal. Batang 32 dan 38 mengalami gaya tekan

sebesar -4601.81 N dan batang 33 dan 37 mengalami gaya tarik sebesar

3196.58 N. Nilai gaya batang tersebut, baik tekan maupun tarik ini akan

digunakan sebagai sampel analisis desain.

4.1.1. Desain Batang Tekan

Pada batang tekan, desain dihadapkan pada antisipasi tekuk

yang dapat terjadi pada tiap sumbu elemennya. Karena tekuk

tersebut berpengaruh pada nilai struktural batang yang bersangkutan.

Sehingga penampang yang dipilih adalah penampang dengan nilai

kapasitas yang dapat menahan tekuk yang akan terjadi.

Berikut ini adalah contoh desain batang tekan dari contoh

struktur kuda – kuda di atas :

a. Data Analisis

1. Gaya batang : 4601.81 N

2. Panjang batang : 2000 mm

3. Profil desain : Profil C 75 x 75 ( PT. Smartruss )

Gambar 4.3. Properti Dimensi Profil C

IV - 4

4. Data profil :

MPaEMPaF

mmIymmIx

mmAmmt

mmammbmmh

Y

20300050027791,423

946.115618494.124

73.038.1028.3914.74

4

4

2

===

=

=

====

Stifner = 2 buah ( multipe stiffener )

b. Analisis Perhitungan

1. Efektifitas Elemen Pengaku (stiffener)

Elemen pengaku terdapat pada elemen badan,

Batasan Elemen Pengaku

44 18264 ttthIa ≥⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

44 73.01873.02673.014.744 xxIa ≥⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

44 1.598.107 mmmmIa ≥=

4

3

507.05 ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛≥⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

hastif

hastif

hhtIs

Jarak elemen pengaku ( astif ) = 47.17mm

44

3

3

48.168

5014.74

17.4714.747.0

17.4714.7473.014.745

507.05

mmmmIs

xxIs

hastif

hastif

hhtIs

≥=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛≥⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛≥⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

IV - 5

Is < Ia..........(elemen pengaku berpengaruh pada ketebalan

elemen penampang)

Tebal Efektif Akibat Elemen Pengaku

Untuk profil C 75x75,

nilai mw = 59.14 mm

p = 60.68 mm

Isf = 19.6 mm4 3/1

3

32 ⎥

⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+=

ptI

pw

tt sfms

3/1

373.068.606.193

68.60214.5973.0 ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡+=

xx

xt s

mmts 93.0=

Nilai tebal efektif penampang

elemen badan, teff = ts

elemen sayap, teff = t

2. Batas Kelangsingan Elemen Penampang.

45.95494.124

8.46012030004

644.0

.644.0lim

=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

=

x

fEk

W

Syarat Batasan :

Web, teff

hWw = < 200, dan teff

hWw = < Wlim

20072.7993.014.74

<==Ww , dan Ww < Wlim

Syarat, Ww < Wlim Maka : Ww = W

IV - 6

Flange, teffbWf = < 200 , dan

teffbWf = < Wlim

200808.5373.028.39

<==Wf , dan Wf < Wlim

Syarat, Wf < Wlim Maka : Wf = W

3. Luasan Efektif (A e)

Dari batasan penampang untuk :

Web

didapat Ww= 79.72

maka, he = Ww . ts

= 79.72 x 0.93

= 74.14 mm

Flange

didapat Wf = 53.808 mm

maka, be = Wf . t

= 53.808 x 0.73

= 39.28 mm

Maka nilai luas efektif penampang adalah :

( )[ ] ( )[ ]( )[ ]

203.13973.073.038.102

73.028.39293.073.0214.74

mmAexx

xxxxAe

=

−++−=

IV - 7

Gambar 4.4. Penampang Efektif Profil C 75x75

4. Buckling Arah y ( Non Simetri )

Syarat : Fpy ≤ 2Fy

51.84 ≤ 250

Maka : Fay = Fpy

( )

( )N

xxx

LyKy

IEPy y

cr

147.1410420001

27791,42320300010.

..

2

2

2

=

=

=π

MPa

Fey

454.10103.139147.14104

=

=

( )

MPax

FeyFpy

51.84)454.101(833.0

833.0

===

IV - 8

Cry > Pload

75.11748 N > 4601.81 N (…Aman)

5. Buckling Arah x ( Simetri )

Syarat : Fpx ≥ 2Fy

59.351 ≥ 250

Maka :

( )

Mpa

x

FpxFyFyFax

23.322

59.3514500500

.42

2

=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

Nxx

FACry aye

75.1174851.8403.1399.0

..

==

= φ

MPa

Fex

073.42203.139615.58676

=

=

( )Mpa

Fpx59.351

073.422833.0==

( )

( )N

xxx

LxKxIE

Px xcr

615.5867620001

946.11561820300010.

..

2

2

2

=

=

=π

IV - 9

MpaG

EG

923.78076)3.01(2

203000)1(2

=+

=

Ω+=

4

333

3

493.2269.2614.919.10

73.038.1031273.014.74

3173.028.39

312

).31(

mmJJ

xxxxxxJ

hibiJ

=

++=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛=

= ∑

mmrx

rx

AIxrx

474.30494.124

946.115618

=

=

=

mmex

ex

rxxohex

124.20474.30

6.13414.74

4

2

2

2

2

=

=

=

Crx > Pload

35.40317 N > 4601.81 N (….Aman)

6. Lateral Torsional Buckling

•

Nxx

FACrx xae

35.4031723.32202.1399.0

..

==

= φ

IV - 10

4

2

833.508176.13.494.12427791,423

mmIwxIw

=

+=

6

2

2

75.23011438

)494.124124.206.13833.50817(414.74

)..(4

mmCw

xxCw

AexxoIwhCw

=

−=

−=

( )4

2

2

413.284998724.33494.124)27791,423946.115618(

.

mmx

xAIIIps yx

=

++=

++=

mmr

AIpsr

o

o

846.47494.124

413.284998

=

=

=

( )( )

503.0846.47724.331

1

2

2

2

2

=

−=

−=or

xoβ

( )( )

( ) ( )( )

N

xx

xxx

JGLk

CwExr

Pzo

435.5868

493.2292.7807620001

75.2301143820300010846.471

..

..1

22

2

2

2

=⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

π

2724.336.13124.20

mm

xoexx

=

+=+=

IV - 11

Syarat : Fpz ≤ 2Fy

37.541 ≤ 250

Maka :

s

Crz < Pload

87.4103 N < 4601.81 N (…tidak aman)

Mpa

Fz

213.4203.139435.5868

=

=

( ) ( )

( )( ) ( )( )

Mpa

xx

FFFFFFxFst zexzexzex

579.40

)213.42(320.471503.0.4213.42320.471

213.42320.471

)503.0(21

...4.21

2

2

=

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

−+

−+=

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −+−+= β

β

( )

Mpax

FstFpz

8.33)579.40(833.0

833.0

===

FpzFaz =

Nxx

FACrz aze

87.41038.3302.1399.0

..

==

=φ

IV - 12

Dari contoh desain batang tekan di atas dapat dilihat bahwa

nilai kapasitas penampang dipengaruhi oleh :

1. Gaya Batang

Gaya batang berpengaruh dengan nilai batasan yaitu nilai

rasio lebar elemen penampang. Jika rasio lebar elemen

penampang lebih besar dari nilai batasannya, maka penampang

efektif akan lebih kecil dari nilai penampang yang

sesungguhnya. Sehingga semakin kecil nilai penampang maka

kapasitasnya juga semakin kecil.

2. Panjang Batang

Kapasitas tekuk adalah sebuah fungsi yang berbanding

terbalik dengan nilai panjang batang, sehingga semakin panjang

sebuah batang, maka kapasitas tekuknya menjadi lebih kecil,

begitu pula sebaliknya.

3. Mutu Bahan

Mutu bahan semakin tinggi maka kapasitas tekannya makin

tinggi, namun perlu diperhatikan bahwa bahan dengan mutu

tinggi mempunyai sifat yang getas.

4. Bentuk Profil Desain

Bentuk profil akan mempengaruhi besarnya parameter

desain dan perilakunya. Bentuk profil yang paling baik adalah

profil yang memiliki keseimbangan kekuatan baik dari sumbu

lokal maupun lateralnya dan memiliki titik pusat penampang

yang berimpit dengan shear center – nya.

5. Elemen Pengaku (Stiffener)

Akibat adanya elemen pengaku, maka nilai tebal efektif

pada elemen penampang yang diperkuat akan menjadi lebih

besar, sehingga kekuatan penampang juga akan menjadi

semakin besar.

IV - 13

6. Pelaksanaan Sambungan

Adanya eksenterisitas pada pelaksanaan sambungan, maka

transfer gaya aksial menjadi eksentris pula, hal ini akan

menyebabkan terjadinya momen yang menyebabkan gaya yang

diderita oleh penampang menjadi semakin besar pula.

Untuk memperbesar kapasitas terhadap tekuk euler ( local

dan lateral buckling ) tranfer gaya yang paling baik terdapat

pada titik pusat penampangnya. Untuk memperbesar nilai

kapasitas tekuk torsi, maka transfer gaya yang paling baik

adalah pada shear center – nya.

Apabila pada suatu desain batang tekan terjadi sebuah kasus

dimana gaya batang yang terjadi lebih besar dari kapasitas nominal

salah satu tekuk, maka batang tersebut dapat ditambah elemen

perkuatan untuk meningkatkan nilai kapasitasnya.

Elemen perkuatan dapat berupa :

1. Trekstang

Pemasangan trekstang secara tegak lurus terhadap sumbu

lemah penampang akan meningkatkan nilai kapasitas tekuk pada

sumbu tersebut, karena akan mengurangi panjang tekuknya.

2. Pengaku Arah Longitudinal

Penggunaan pengaku arah longitudinal pada kedua ujung

batang maupun tiap jarak tertentu akan meningkatkan nilai

kapasitas torsi penampang sebesar 10 – 40 %, karena

pemasangan elemen ini akan memperkecil nilai warping

terutama pada ujung batang.

3. Pemasangan Profil Ganda

Untuk profil single simetric, pemasangan profil secara ganda

dimana kedua ujung sayapnya saling bertemu, posisi shear

center akan berubah menjadi berhimpit dengan pusat

IV - 14

penampangnya. Sehingga kemampuannya dalam menahan

tekuk euler maupun tekuk torsi menjadi jauh lebih baik.

Namun perlu diperhatikan bahwa efektifitas dan efisiensi dari

penggunaan elemen perkuatan tersebut harus tetap dijaga. Sehingga

nilai safety, servirceability dan ekonomis struktur masih dapat

dipertahankan.

4.1.2. Desain Batang Tarik

Pada batang tarik, desain dihadapkan pada pemilihan

penampang yang luasannya mampu menahan gaya tarik yang terjadi,

sehingga nilai kapasitas penampang murni ditentukan oleh luasan

penampang. Hal yang juga harus diperhatikan pada desain batang

tarik adalah perlemahan yang terjadi pada sambungan. Hal ini terjadi

akibat adanya lubang akibat sambungan baut. Namun sesuai dengan

batasan masalah, maka perhitungan sambungan tidak dibahas dalam

Tugas Akhir ini, sehingga jumlah baut pada sambungan adalah nilai

asumsi, bukan berasal pada analisis perhitungan.

a. Data Analisis

1. Gaya batang : 3916.58 N

2. Panjang batang : 2608 mm

3. Profil desain : Profil C 75 x 75 ( PT. Smartruss )

4. Data profil :

MPaEMPaFuMPaF

mmIymmIx

mmAmmt

mmammbmmh

Y

203000660500

423.27791946.115618

494.12473.0

38.1028.3914.74

4

4

2

====

=

=

====

IV - 15

5. Jumlah baut : 4 buah

6. Diameter baut : 6 mm

b. Analisis Perhitungan

1. Luasan netto penampang

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )2

2

974.106473.06494.124

494.124

mmxx

nBautxplattebalxDiameterAA

mmA

n

=

−=−=

=

2. Kapasitas penampang non eksentris

• Kondisi leleh

NPloadTr

Nxx

FATr Ygyt

58.3916

3.56022500494.1249.0

..

1

1

=⟩

==

= φ

• Kondisi ultimate

NPloadTr

Nxx

FATr untu

58.3916

53.61624660494.12475.0

..

2

2

=⟩

=== φ

3. Kapasitas penampang eksentris

• Kondisi leleh

3486.2043600.13

423.27791

mmS

S

xIyS

t

t

t

=

=

=

IV - 16

Misal sambungan berpusat pada posisi badan, maka

mmxoe 6.13==

NPloadTr

NT

xT

Se

A

FT

r

r

tg

yr

58.3916

95.30653486.2043

600.13494.124

15009.0

1

1

1

1

1

=⟩

=

+=

+

Φ=

• Kondisi ultimate

151.27553

600.1373.064423.27791

... 2

=

−=

−=

yn

yn

yyn

I

xxxI

xtdnII

3966.2025600.13

151.27553

mmS

S

nt

nt

=

=

( )

NPloadTr

NT

xT

Se

A

FT

r

r

tnn

uur

58.39162

858.31789966.2025

600.13494.124

166075.0

1

2

2

2

=⟩

=

+=

+

Φ=

IV - 17

4. Kelangsingan Batang Tarik

Batas Kelangsingan

λ ≤ 300

sumbu lemah profil c merupakan sumbu y, maka

941.14494.124

423.27791

=

=

=

ry

ry

AIyry

)(....300553.174941.14

26081

.

Aman

xrLK

≤=

=

=λ

Dari contoh desain batang tarik di atas dapat dilihat bahwa

nilai kapasitas penampang dipengaruhi oleh :

1. Luas Penampang Profil

Besar kecilnya nilai kapasitas tarik suatu penampang murni

dipengaruhi oleh luasan penampangnya. Kedua parameter

tersebut memiliki hubungan yang berbanding lurus.

2. Mutu Bahan

Semakin tinggi mutu bahan maka tegangan lelehnya akan

semakin tinggi, nilai kapasitas tarik berbandiang lurus dengan

nilai tegangan leleh, sehingga semakin tinggi mutu bahan suatu

profil, maka kapasitas tariknya semakin tinggi.

3. Eksentrisitas

Pelaksanaan sambungan yang tidak berada pada pusat

penampang akan menyebabkan transfer gaya aksial menjadi

eksentris, dari contoh perhitungan di atas dapat dilihat bahwa

IV - 18

pengaruh eksentrisitas menyebabkan kapasitas tarik penampang

menjadi jauh lebih kecil.

4. Kelangsingan Batang Tarik

Kelangsingan batang tarik sebenarnya tidak berpengaruh

secara struktural. Hanya saja batang yang nilai kelangsingannya

>300 akan mengalami lendutan, tetapi secara struktural batang

tersebut aman dan kuat. Batasan ini agar struktur tetap memenuhi

syarat serviceability.

5. Kekuatan Sambungan

Nilai kapasitas tarik suatu batang pada daerah sambungan

akan jauh lebih kecil dibandingkan bagian lainnya. Untuk itu

pemilihan elemen sambungan harus benar – benar diperhatikan.

Jenis baut yang digunakan bukan baut biasa, melainkan jenis

screw. Kekuatan sambungan harus seimbang dengan kekuatan

profil, karena sambungan yang terlalu kuat hanya akan

menyebabkan kegagalan pada profil akibat pengaruh kekuatan

sambungan itu sendiri.

Apabila dalam suatu desain nilai kapasitas tarik penampang

lebih kecil dari nilai gaya batang yang terjadi, maka profil harus

diganti dengan profil lain yang nilai luas penampangnya dapat

mengakomodasi gaya tarik yang terjadi.

4.2. ANALISIS PROGRAM BAJA RINGAN

Analisis program merupakan suatu bentuk usaha agar analisis dapat

dilakukan secara cepat dan akurat, sehingga efektifitas dan efisiensi analisis

desain dapat tercapai.

Adapun pelaksanaan pemrograman dalam tugas akhir ini

menggunakan Visual Basic 6.0. dengan alasan kemudahan fitur – fitur yang

tersaji di dalamnya dan compatible terhadap sitem windows yang banyak

digunakan masyarakat Indonesia. Untuk rangkaian formulasi perhitungan

kapasitas, program analisis ini juga mengacu pada CSA – S136 – M89.

IV - 19

Secara umum logika pelaksanaan analisis pemrograman adalah sama

dengan pelaksanaan analisis desain manual, hanya dalam pelaksanaannya

terdapat tambahan fitur yang dapat mengakomodir pelaksanaan desain

dalam kondisi eksentris sesuai dengan kebanyakan pelaksanaan struktur atap

baja ringan. Hal tersebut perlu diantisipasi karena pelaksanaan desain akan

lebih akurat bila terjalin koordinasi antar keduanya. Dengan adanya

pemahaman tersebut diharapkan angka kegagalan struktur dapat direduksi.

Program analisis desain baja ringan ini terdapat dua pilihan analisis,

yaitu analisis batang tekan dan batang tarik. Dimana di dalamnya terdapat

dua pilihan profil desain yaitu profil C dan profil Z sesuai apa yang tertera

dalam batasan masalah. Kedua pilihan profil tersebut dibagi lagi menjadi

profil berpengaku dan profil tanpa pengaku.

Kelemahan dari program analisis ini adalah belum tersedia fitur

kapasitas sambungan maupun model sambungan, karena sesuai dengan

batasan masalah dalam Tugas Akhir ini, yaitu tidak ada tinjauan pada

elemen sambungan.

4.2.1. Algoritma Pemrograman

Algoritma digunakan sebagai panduan dalam logika

berfikir saat pelaksanaan pemrograman. Algoritma berisi alur

langkah yang telah disusun secara urut dari awal pelaksanaan input

properti data, urutan penggunaan formulasi pendukung, dan terakhir

adalah hasil out put data yang akan disajikan.

IV - 20

1. Algoritma Analisis Desain Batang Tekan

tdk

ya

STIFFENER DESIGN p,Wm,a stiff, Isf

4t184t26th4Ia ≥−=

⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛

START

MAIN INPUT Pload,Lx,Ly,Lz

MATERIAL PROPERTIES E,Fy,Fu,k

SECTION PROPERTIES Section Design, b,h,a,t

DESIGN PROPERTIES øc,K,Ω

STIFFENED

CALCULATION Ix,Iy,A,yo,xo

of section

43

50h

ah0.7

ahht5Is ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛≥⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

stiffstiff

IV - 21

tdk

ya

tdk

ya

tdk

ya

Wf > Wlim

⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡−= kE/f

W0,2081kE/f0,95

fWfe

he = Ww . teff

be = Wf . teff

he = Wwe . teff

be = Wfe . teff

3/1

3sfm

s ptI3

p2wtt ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡+=

teff = ts

f = Pload/A

f

kE0.644W lim =

Ww = h/teff

Wf = b/teff

Ww > Wlim

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −= kE/f

W0,2081kE/f0,95

wWwe

Is<Ia teff = t

IV - 22

CALCULATION Ae

of section

BUCKLING Y AKSIS

( )2

y2

ycr KLEIπ

P =

e

ycrey A

PF =

eypy F0.833F =

2

FyFpy > pyay FF =

pyay F4

FyFyF −=

ayery F.A.ΦC c=

tdk

ya

IV - 23

BUCKLING X AKSIS

( )2

x2

xcr KLEIπP =

e

xcrex A

PF =

expx F0.833F =

2

FyFpx > pxax FF =

pxax F4

FyFyF −=

axerx F.A.ΦC c=

IV - 24

LATERAL TORSIONAL BUCKLING

Ω)2(1

EG+

=

∑= )hi.bi31(J 3

AIpsro =

2

orx1β ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

PROFIL C

AIxrx =

2

2

rxx

4hex o

=

xoexx +=

2x.AeIyIw +=

A).ex.xo(Iw4hCw

2

−=

2x.AIyIxIps ++=

AIxrx =

xoexx +=

0ex =

4h.I

Cw2

y=

PROFIL Z

tdk

ya

IV - 25

( )( )

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= J.G

L.kCw.E.πx

r1Pz 2

2

2o z

e

z

APFz =

( ) ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ −+−+= exz

2exzexzst F.βF4FFFF

β21F

Fst0.833Fpz =

zaz FF p=

pzaz F4

FyFyF −=

azerz F.A.ΦcC =

2

FyFp >z

SECTION IS SAFE

Cry > Pload SECTION UN SAFE

CHECKING

tdk

ya

tdk

ya

IV - 26

Gambar 4.5. Algoritma Batang Tekan

Crx > Pload SECTION UN SAFE

SECTION IS SAFE

Crz > Pload SECTION UN SAFE

SECTION IS SAFE

OUTPUT DESIGN Cry,Crx,Crz

FINISH

tdk

ya

tdk

ya

IV - 27

2. Algoritma Analisis Desain Batang Tarik

START

MAIN INPUT Pload, L, n baut, db

MATERIAL PROPERTIES E, Fy, Fu

SECTION PROPERTIES Section Design, b, h, a, t

DESIGN PROPERTIES øty, øtu, K ,e

CALCULATION Ix, Iy, A, yo, xo

of section

( )( )tdbnAAn −=

YIELD CONDITIONS

xoIySt =

t

yytr

Se

A

FT

+

Φ= 1

.1

IV - 28

ULTIMATE CONDITIONS

xoI

S ynnt =

2yyn xo.t.d.nII −=

( )

tnn

utu2r

Se

A1

FΦT+

=

Iy < Ix

I = Iy

AIyr =

I = Ix

AIr x

=

r

KLλ =

SECTION IS SAFE

Tr1 > Pload SECTION UN SAFE

CHECKING

KELANGSINGAN BATANG

tdk

ya

tdk

ya

IV - 29

Gambar 4.6. Algoritma Batang Tarik

SECTION IS SAFE

Tr2 > Pload SECTION UN SAFE

SECTION IS SAFE

λ > 300 SECTION UN SAFE

OUTPUT DESIGN Tr1, Tr2, λ

FINISH

tdk

ya

tdk

ya

IV - 30

4.2.2. Aplikasi Program

Properti Material

o E : Modulus elastisitas baja ringan (MPa)

o Fy : Tegangan leleh penampang (MPa)

o Fu : Tegangan batas penampang ( MPa )

o Phi : Koefisien tegangan leleh pada desain batang tarik

o Phi u : Koefisien tegangan batas pada desain batang tarik

o Cc : Koefisien dalam desain kapasitas batang tekan

Gambar 4.7. Form Input Material Data

Tipe Pilihan Analisis Desain

Analisis desain baja ringan pada elemen rangka atap dibagi

dalam dua kategori, yaitu analisis batang tekan dan analisis

batang tarik. Analisis ini didasarkan pada nilai gaya batang yang

terjadi akibat beban luar.

Gambar 4.8. Tipe Pilihan Analisis Desain

IV - 31

Input Analisis Desain

Setelah dilakukan analisis dengan menggunakan SAP 2000 V.10,

maka diperoleh hasil nilai gaya batang. Input gaya yang dipilih

adalah pada batang yang mempunyai gaya paling maksimal.

Nilai gaya batang tersebut, baik tekan maupun tarik ini akan

digunakan sebagai input dalam analisis desain.

Force : Gaya batang (N)

k : Faktor tekuk, tergantung dari perletakan ujung batang

L : Panjang batang yang akan dianalisis (m)

ecx : Eksentrisitas sumbu x-x

ecy : Eksentrisitas sumbu y-y

n Baut : Jumlah baut untuk sambungan batang

d : Diameter baut (mm)

Gambar 4.9. Form Input Parameter Tebal Efektif(ts)

Pilihan Elemen Pengaku

Pengaku yang diperhitungkan secara efektif akan mempengaruhi

asumsi tebal elemen profil yang memiliki elemen pengaku

tersebut.

Gambar 4.10. Form Input Elemen Pengaku

IV - 32

Parameter Elemen Pengaku

Gambar 4.11. Input Parameter Tebal Efektif(ts)

p : panjang perimeter dari elemen beberapa pengaku, antar

badan atau dari badan sampai sisi pengaku (mm).

wm : lebar antar badan atau dari badan sampai sisi pengaku

(mm).

Isf : momen inersia dari bagian luasan pengaku (mm4)

ts : asumsi tebal efektif elemen penampang akibat adanya

elemen pengaku (mm)

IV - 33

Hasil Output

Setelah program dijalankan (analyze-Run) akan didapatkan nilai kapasitas

yang sesuai dengan tipe analisis desain yang dipilih sebagai berikut :

Gambar 4.12. Hasil Output Desain Batang Tekan

Gambar 4.13. Hasil Output Desain Batang Tarik

IV - 34

4.2.3. Perbandingan Hasil Analisis Desain Manual Dengan Aplikasi

Program

Desain Batang Tekan:

Hasil Perhitungan Manual

Hasil Perhitungan Aplikasi Program

KAPASITAS TEKUK SUMBU Y Cry = cc * Ae * Fay Cry = 10444,403 > 4601,81 .....OK !!! KAPASITAS TEKUK SUMBU X Crx = cc * Ae * Fax Crx = 40042,911 > 4601,81 .....OK !!! KAPASITAS TEKUK SUMBU Z Crz = cc * Ae * Faz Crz = 4103,870 < 4601,81 .....FAIL !!!

KAPASITAS TEKUK SUMBU Y Cry = cc * Ae * Fay Cry = 11748.75 > 4601,81 .....OK !!! KAPASITAS TEKUK SUMBU X Crx = cc * Ae * Fax Crx = 40317.35 > 4601,81 .....OK !!! KAPASITAS TEKUK SUMBU Z Crz = cc * Ae * Faz Crz = 4107,551 < 4601,81 .....FAIL !!!

Tabel 4.2. Perbandingan hasil analisis desain manual dengan aplikasi program untuk batang tekan.

Desain Batang Tarik:

Hasil Perhitungan Manual

Hasil Perhitungan Aplikasi Program

KAPASITAS KONDISI LELEH Tr1 = (phi * fy) / (1 / Atotal) Tr1 = 30653.95>3916,58 .....OK !!! KAPASITAS KONDISI ULTIMATE Tr2 = (phiu * fu) / (1 / An) Tr2 = 31789.858 >3916,58 .....OK !!! KELANGSINGAN BATANG lambda = k.L / r lambda = 174,553 < 300 ......OK !!!

KAPASITAS KONDISI LELEH Tr1 = (phi * fy) / (1 / Atotal) Tr1 = 30630,731 >3916,58 .....OK !!! KAPASITAS KONDISI ULTIMATE Tr2 = (phiu * fu) / (1 / An) Tr2 = 29315,003 >3916,58 .....OK !!! KELANGSINGAN BATANG lambda = k.L / r lambda = 174,553 < 300 ......OK !!!

Tabel 4.3. Perbandingan hasil analisis desain manual dengan aplikasi parogram untuk batang tarik.