Tujuan Pembelajaran :• Mengetahui Perilaku Keruntuhan Batang Tarik• Melakukan Proses Desain Penampang Suatu Komponen Struktur Tarik

Pokok Pokok Pembahasan : 1.Pendahuluan2.Tahanan Nominal3.Luas Netto4.Efek Lubang Berselang seling pada Luas Netto5.Luas Netto Efektif6.Geser Blok ( Block Shear )7.Kelangsingan Struktur Tarik8.Transfer Gaya Pada Sambungan

• Di Jumpai Pada banyak Struktur : Jembatan, Rangka Atap, Menara, Ikatan angin, dll.• Efektif Dalam Memikul Beban• Dapat Terdiri atas Profil Tunggal, atau profil tersusun• Contoh Profil Batang Tarik :

Pada Struktur Atap Dengan Rangka Batang Banyak dijumpai Batang Tarik, bisa berupa profil siku atau profil T

Pada Struktur Jembatan Banyak dijumpai Batang Tarik, bisa WF, Profil buatan dll.

Penentuan Tahanan Nominal batang tarik

Leleh dari luas penampang Kotor, didaerah jauh dari sambungan

Fraktur dari luas penampang efektif pada daerah sambungan

Geser Blok pada Sambungan

Menurut SNI 03-1729-2002 pasal 10.1 : Komponen struktur yang menerima beban tarik aksial terfaktor sebesar Tu maka harus memenuhi :

Tu Tn

Bila Kondisi Leleh yang menentukan , maka tahanan nominal,

Tn dari batang tarik memenuhi persamaan :

Tn = Ag fy

dimana : Ag = luas penampang kotor, mm2

fy = kuat leleh material, MPa

Untuk Batang Tarik yang mempunyai lubang ( untuk penempatan sambungan ), maka luas penampangnya tereduksi di sebut luas Netto (An), Lubang pada batang menimbulkan konsentrasi tegangan akibat beban kerja.

Bila kondisi fraktur pada sambungan yang menentukan, maka tahanan nominal, Tn, dari batang tersebut memenuhi persamaan :

Tn = Ae fu

Dengan : Ae = luas penampang efektif = U. AnAn = luas netto penampang, mm2

U = Koefisien reduksifu = tegangan tarik putus, Mpa

Dengan adalah faktor tahanan, yang besarnya adalah : = 0,9 untuk kondisi leleh, dan = 0,75 untuk kondisi fraktur

Lubang yang dibuat pada sambungan untuk menempatkan alat pengencang seperti baut atau paku keling, mengurangi luas penampang sehingga mengurangi pula tahanan penampang tersebut , lubang yang dibuat harus 2 mm lebih besar dari baut / paku kelingnya dengan ukuran baut 24 mm bila menggunakan baut lebih besar dari 24 maka lubang diambil 3 mm lebih besar.

Luas netto penampang batang tarik tidak boleh diambil lebih besar daripada 85% luas brotonya, An 0,85 Ag

Contoh :

Hitung luas netto, An dari batang tarik berikut ini, baut yang digunakan berdiameter 19 mm, lubang dibuat dengan metode punching

Solusi :Luas Kotor, Ag = 6 x 100 = 600 mm2

Lebar lubang = 19 + 2 = 21 mm

An = Ag - ( lebar lubang x tebal pelat ) = 600 – 6 x 21 = 474 mm2 < 85% Ag ( = 510 mm2 )

Pelat 6 x 100 mm

Lubang baut 19 mm

TT

Lubang baut dapat diletakan berselang seling seperti pada gambar 3.5. Dalam SNI 03-1729-2002 pasal 10.2.1 diatur mengenai cara perhitungan luas netto penampang dengan lubang yang diletakan berselang seling, dinyatakan bahwa luas netto harus dihitung berdasarkan luas minimum antara potongan 1 dan potongan 2

TT

1

12S

U

Keruntuhan potongan 1 – 1 dan potongan 1 - 2

Dari Potongan 1 – 1 diperoleh : An = Ag – n. d. t

Dari Potongan 1 – 2 diperoleh : An = Ag – n. d. t + (S 2. t )/ (4 u )

Dimana : Ag = luas penampang kotor, An = luas penampang netto , t = tebal penampang, d = diameter lubang, n = banyak lubang dalam satu potongan, s, u = jarak antara lubang

Contoh :Tentukan Anetto minimum dari batang tarik berikut ini, baut = 19 mm, tebal pelat 6 mm

Luas kotor, Ag = 6 x ( 60 + 60 + 100 + 75 ) = 1770 mm2 , lebar lubang = 19 + 2 = 21 mm Potongan AD : An = 1770 – 2 (21)(6) = 1518 mm2 Potongan ABD : An = 1770 – 3(21)(6) + (552)x 6/4 x 60 + (552)x 6/4 x 100 = 1513 mm2 Potongan ABC : An = 1770 – 3(21)(6) + (552)x 6/4 x 60 + (502)x 6/4 x 100 = 1505,125 mm2 Periksa terhadap syarat An 0.85. Ag0,85 Ag = 0,85 (1770) = 1504,5 mm2

Jika sambungan yang diletakan berselang seling tersebut dijumpai pada

sebuah profil siku, kanal atau WF, maka penentuan nilai u dapat dilakukan sebagai berikut : a. Profil siku sama kaki atau tak sama kaki

Contoh :Hitung An minimum dari batang tarik berikut, yang terbuat dari profil siku L100.150.10 dengan lubang = 25 mm

JAWAB :

Luas kotor Ag = 2420 mm2 ( tabel profil baja )Lebar Lubang = 25+2 = 27 mmPotongan AC = An = 2420 – 2(27)(10) = 1880 mm2 Potongan ABC = An = 2420 – 3(27)(10) + 752x10/4x60 + 752x10/4x105 = 1978,3 mm2 Periksa terhadap syarat An = 0,85. Ag.

0,85 Ag = 0,85 (2420) = 2057 mm2 Jadi An minimum adalah 1880 mm2

Contoh :Hitunglah luas netto dari profil CNP 20 berikut ini, jika baut yang digunakan berdiamater 16 mm

JAWAB :

Ukuran lubang = 16 + 2 = 18 mmPotongan 1 : An = 3220 – 2(18)(11,5) – 8,5(18) = 2653 mm2 Potongan 2 : An = 3220 – 2(18)11,5) – 2(18)(8,5)+ ((502)(11,5+8,5)/2))/(4x 71,5) + ((502)(8,5)/2))/(4x100) = 2640,54 mm2

Periksa terhadap syarat An 0,85 Ag0,85 Ag = 0,85 x (3220) = 2737 mm2 Jadi Ag minimum adalah 2640,54 mm2

Kinerja batang tarik dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor, tetapi yang penting di cermati adalah sambungan karena sambungan akan memperlemah batang tersebut. Efisiensi sambungan merupakan fungsi dari daktilitas material, jarak antar alat pengencang, konsentrasi tegangan pada lubang baut serta shear lag.Shear lag terjadi bila komponen batang tarik hanya disambung sebagian saja.Salah satu mengatasi shear lag adalah dengan memperpanjang sambungan,Shear lag diistilahkan menjadi luas netto efektif yang dinyatakan sebagai berikut :

Ae = U. An

Dengan Ae = Luas efektif penampangAn = Luas Netto penampangU = koefisien reduksi = 1 – x/L < 0,9 x = exsentrisitas sambunganL = panjang sambungan dalam arah gaya tarik

Shear Lag

Apabila gaya tarik disalurkan dengan menggunakan alat penyambung las, maka akan ada 3 macam kondisi yang dijumpai yaitu :

1.Bila gaya tarik disalurkan hanya oleh las memanjang ke elemen bukan pelat atau oleh kombinasi las memanjang dan melintang, maka Ae = Ag2.Bila gaya tarik disalurkan oleh las melintang saja :

Ae = luas penampang yang disambung las ( u = 1 )3.Bila gaya tarik disalurkan ke elemen pelat oleh las memanjang sepanjang kedua sisi bagian ujung elemen : Ae = u Ag

Dengan : u = 1 untuk L 2 w, u = 0,87 untuk 2w > L 1,5 w, u = 0,75 untuk 1,5w > L w, L = panjang las, w = jarak antar las memanjang (lebar pelat )

Selain ketentuan diatas, koefisien reduksi u untuk beberapa penampang menurut manual dari ASTM adalah :1.Penampang 1 dgn b/h = 2/3 atau penampang T yang dipotong dari penapang I dan sambungan pada pelat sayap dengan jumlah baut lebih atau sama dengan 3 buah perbaris u = 0,92.Untuk penampang yang lain dengan jumlah alat pengencang minimal 3 buah per baris u = 0,853.Semua penampang dengan banyak baut = 2 buah u = 0,75

Contoh :Plat dengan ukuran 10 x 150 mm dihubungkan dengan pelat berukuran 10 x 250 mm menggunakan sambungan las seperti pada gambar. Hitunglah tahana tarik rencana dari struktur tersebut, jika mutu baja adalah BJ 41 ( fy = 250 Mpa, fu = 410 Mpa )

JAWAB : Kondisi leleh : Tn = Ag. fy = 0,9 (150)(250) = 33,75 tonKondisi fraktur :

1,5w = 225 mm > L = 200 mm > w = 150 mm u = 0,75Ae = u. An = 0,75 (10)(150) = 1125 mm2

Tn = Ae fu = 0,75 (1125)(410) = 34,6 tonJadi tahanan tarik rencana dari komponen struktur adalah = 33,75 ton

Elemen plat tipis menerima beban tarik, dan disambungkan dengan alat pengencang, tahanan dari komponen tarik tersebut kadang ditentukan oleh kondisi batas sobek atau sering disebut geser block. Pada gambar dibawah profil siku yang mengalami sobek pada potongan a-b-c, bagian ini sobek . Geser blok merupakan penjumlahan tarik leleh pada irisan dengan geser fraktur pada irisan lainnya yang saling tegak lurus. Dan tahanan nominal tarik dalam keruntuhan geser blok pada persamaan :

1. Geser leleh – tarik fraktur ( fu.Ant 0,6 fu Anv )Tn = 0,6 fy. Agv + fu. Ant

2. Geser fraktur – Tarik Leleh ( fu. Ant < 0,6. fu. Anv )Tn = 0,6 fu. Anv + fy. Agt

Dengan : Agv = luas kotor akibat geser Agt = luas kotor akibat tarik Anv= luas netto akibat geser

Ant = luas netto akibat tarik fu = kuat tarik

fy = kuat leleh

Contoh :Bila rasio beban hidup dengan beban mati adalah sama dengan 3, L/D = 3, hitunglah beban kerja yang dapat dipikul olej profil L100.100.10, dengan baut berdiamater 16 mm yang disusun seperti pada gambar dibawah ini. BJ baja 37 (fy = 240, fu = 370)

JAWAB : Kondisi leleh : Tn = Ag fy = 0,9(1920)240) = 41,472 ton Kondisi Fraktur : An1 = 1920 – 10(16+2) = 1740 mm2 ( 90,6%Ag)An2 = 1920 – 2(10)(16+2) + (502x10) / 4x40= 1716,25 mm2 ( 89,4%Ag)An menentukan = 85% Ag = 0,85 x 1920 = 1632 mm2

U = 1 – x/L = 1 – 28,2 / 4x50 = 0,86Ae = u. An = 0,86 x 1632 = 1403,52 mm2 Tn = Ae fu = 0,75 (1403,52)370 = 38,95 ton jadi tahanan rencana , Td=38,95 tonTd > Tu = 1,2D+1,6L 38,95 = 1,2D + 1,6 (3D) = 6D diperoleh D=6,49 ton dan L = 19,47 ton. Beban kerja, D + L = 6,49 + 19,47 = 25,96 ton

Untuk Mengurangi problem yang terkait dengan lendutan besar dan vibrasi, maka komponen struktur tarik harus memenuhi syarat kekakuan. Syarat ini

berdasarkan pada rasio kelangsingan, = L/r, dengan, nilai diambil maksimum 240 untuk batang tarik utama, dan 300 untuk batang tarik sekunder

Pada umumnya lubang pada batang tarik digunakan oleh alat pengecang, baut atau paku keling untuk mentranfer gaya dari suatu batang ke batang tarik yang lainnya. Anggapan dasar alat pengencang dengan ukuran yang sama akan menyalurkan gaya yang sama besarnya bila diletakan secara simetri terhadap garis netral komponen struktur tarik.

Prepared by : H. Koespiadi, Ir, MT