teknologi bahan 4 (batang tarik)

Desain fungsi batang baja berdasarkan gaya yang bekerja padanya:

• Batang Tarik• Batang Lentur• Batang Desak

• Disain perencanaan batang meliputi desain elemen dan sambungan.

• Kelangsingan elemen harus diperhitungkan untuk menghindari hilangnya kekuatan akibat tekuk.

Penampang Elemen Tarik Struktur Baja

Penampang Elemen Tekan Struktur Baja

Penampang Elemen Lentur Struktur Baja

BATANG TARIK

Keadaan paling efisien pada konstruksi baja adalah terdapatnya gaya tarik pada batang yang menghubungkan 2 (dua) titik tertentu.

Ada kalanya, pada kondisi pembebanan tertentu, batang tarik berubah menjadi batang desak. Kalau hal ini terjadi, maka efisiensi tersebut hilang.

Tinjauan Batang Tarik

Batang tarik sering dijumpai pada struktur baja sebagai batang struktural pada rangka jembatan dan atap, serta pada struktur rangka batang (frame work) baik bidang maupun ruang seperti menara transmisi dan sistem pengaku terhadap angin pada gedung bertingkat banyak.

Juga, batang ini sering berupa batang sekunder seperti batang untuk memperkaku sistem lantai rangka batang atau untuk penumpu antara pada sistem dinding berusuk.

Pada umumnya, pemakaian profil tunggal lebih ekonomis dari pada profil tersusun. Tetapi kadang-kadang profil tersusun dipakai dengan beberapa alasan sebagai berikut :

• Kapasitas tarik profil giling (rolled section) tunggal tidak memadai.

• Kekuatan profil tunggal tidak memadai karena angka kelangsingannya ( L/r besar, perbandingan panjang tekuk L danjari-jari inersia minimum r).

• Kombinasi beban tarik dan lentur membutuhkan kekakuan lateral yang cukup.

• Detail sambungan memerlukan penampang tertentu.• Pertimbangan estetika.

Penampang Elemen Tarik Struktur Baja

Perencanaan Batang Tarik• Penggunaan baja struktur yang paling efisien adalah sebagai

batang tarik, dimana seluruh kekuatan batang dapat dimobilisasikan secara optimal hingga mencapai keruntuhan

• Batang tarik adalah komponen struktur yang memikul/ mentransfer gaya tarik antara dua titik pada struktur

• Suatu elemen direncanakan hanya memikul gaya tarik jika:– Kekakuan lenturnya dapat diabaikan, seperti pada kabel

atau rod.– Kondisi sambungan dan pembebanan hanya menimbulkan

gaya aksial pada elemen, seperti pada elemen rangka batang

Luas Batang Tarik

Elemen Batang Tarik:• Elemen Struktur yang memikul gaya aksial tarik• Gaya aksial tarik bekerja tegak lurus pada penampang

Bentuk Profil Tipikal Batang Tarik:• Profil Tunggal : bulat (pipa), batangan (strip), siku, kanal, H atau I, T dll.• Profil Majemuk Tersusun : dobel siku, dobel kanal dll.

Dalam perhitungan tegangan yang terjadi pada batang tarik harus diperhitungkan luas penampang bersih (netto) dari batang tarik tersebut.

Luas bersih (netto / effektif) = Luas kotor – Luas lubang untuk alat penyambung.

Tegangan Aksial (normal) Batang Tarik

Desain Tegangan Kerja/Elastik/Tegangan Izin dengan Allowable Stress Design:

Desain tegangan tarik :

Dengan demikian, luas penampang netto profil baja Anetto dapat dihitung sebagai :

dimana Starik = gaya batang tarikAnetto = luas penampang bersih

= tegangan izin (dasar) material baja

Angka Kelangsingan Batang Tarik

Angka kelangsingan batang tarik dapat digunakan sebagai parameter desain kekakuan batang tarik, yaitu

dimana

dimana

l = angka kelangsingan batang tarik (tanpa dimensi)Lbatang = panjang batang tarik (satuan panjang)imin =jari-jari girasi minimum penampang batang tarik (satuan panjang)Imin = momen inersia minimum penampang batang tarikA = luas penampang batang tarik.

Menurut PPBBI – 1984 angka kelangsingan batang tarik dibatasi sebagai berikut:

Luas Penampang Efektif: Ae = A x U

Selain uraian tersebut di atas , ketentuan di bawah ini dapat digunakan : a. Penampang-I (W, M, S pada AISC manual) dengan b/h > 2/3

atau penampang T yang dipotong dari penampang I ini dan

Sambungan pada plat sayap dengan n baut > 3 per baris (arah gaya) U = 0.90 b. Seperti butir a., tetapi untuk b/h < 2/3, termasuk penampang tersusun: U = 0.85 c. Semua penampang dengan banyak baut = 2 per-baris (arah gaya) : U = 0.75

Luas Penampang Efektif

Penentuan L untuk perhitungan U pada lubang baut zigzag


Penentuan L untuk perhitungan U pada sambungan las


Penentuan x untuk perhitungan U untuk beberapa kasus sambungan

Kelangsingan Batang Tarik

Batasan kelangsingan yang dianjurkar dalam peraturan ditentukan berdasarkan pengalaman, engineering judgment dan kondisi-kondisi praktis untuk:

a. Menghindari kesulitan handling dan meminimalkan kerusakan dalam fabrikasi, transportasi dan tahap konstruksi

b. Menghindari kendor (sag yang berlebih) akibat berat sendiri batang c. Menghindari getaran

Batasan kelangsingan, ditentukan sebagai berikut: < 240 , untuk komponen utama < 300 , untuk komponen sekunder

dimana : = L/i L = panjang batang tarik

i = A

Imin

Untuk batang bulat, diameter dibatasi sebesar l/d < 500

Contoh: A. Kuat Tarik Rencana

Sebuah batang tarik berupa pelat (2 x 15) cm disambungkan ke pelat berukuran (2x30) cm dengan las memanjang sepanjang 20 cm pada kedua sisinya, seperti terlihat pada gambar. Kedua plat yang disambung terbuat dari bahan yang sama : fy = 2400 kg/cm2, fu = 4000 kg/cm2. Berapa beban rencana, Nu, yang dapat dipikul batang tarik ? P P 30 cm 15 cm 2 cm 2 cm 20 cm

Contoh: A. Kuat Tarik Rencana

Jawab: Karena kedua plat yang disambung terbuat dari bahan yang sama, maka beban rencana akan ditentukan oleh kuat tarik plat yang lebih kecil luas penampangnya, yaitu plat 2x15.

Kriteria disain : Nu < Nn Kekuatan pelat, Nn ditentukan dari kondisi batas leleh dan fraktur :

a. Plat leleh : Nu = Nn = 0.9 fy Ag = 0.9 (2400 kg/cm2) ( 2x15 cm2) = 64.8 ton

b. Plat fraktur : Nu = Nn = 0.75 fu Ae

dimana : A = Ag = 2 x 15 cm2 = 30 cm2 l/w = 20/15 = 1.33, jadi U diambil 0.75 Ae = A U = (30 cm2) (0.75) = 22.5 cm2 Nu = 0.75 (4000 kg/cm2) (22.5 cm2) = 67.5 ton

Dari kedua nilai kuat rencana, Nu, yang menentukan adalah nilai yang lebih kecil. Nu < 64.8 ton.

Contoh: B. Disain Penampang

Gaya yang harus dipikul batang tarik sepanjang 10 meter, adalah : Beban mati: Pd = 50 ton

Beban hidup: Pl = 40 ton. Rencanakan penampang batang tarik yang terbuat dari penampang I dengan

fy = 2400 kg/cm2 fu = 4000 kg/cm2

dengan kombinasi beban: 1.4 Pd 1.2 Pd + 1.6 Pl

Jawab :

Menghitung Beban

Beban rencana terfaktor, Nu:

Nu1 = 1.4 Pd = 1.4 (50 ton) = 70 ton Nu2 = 1.2 Pd + 1.6 Pl = 1.2 (50 ton) + 1.6 (40 ton) = 124 ton

Nu2 menentukan.


Menghitung Ag minimum : 1. Kondisi leleh: Nu < fy Ag

Ag min = 41.57

mton240009.0

ton124

2

cm2

2. Kondisi Fraktur : Nu < fu Ae = fu An U

An > 9.0

mton100x40075.0

ton124

2

An > 45.93 cm2


Untuk batang - I disambung pada kedua sayapnya seperti pada gambar: h b

U = 0.90 untuk b/h > 2/3

Berdasarkan Ag > 57.41 cm2, ambil IWF-200, tf = 12 mm lubang baut: d = 2.5 cm

Jumlah luas lubang baut pada satu irisan tegak lurus penampang = 4 (2.5) (1.2) = 12 cm2

Maka dari kondisi fraktur diperoleh : Ag min = An min + jumlah luas lubang baut = 45.93 + 12 cm2 = 57.93 cm2


Dari kedua kondisi batas di atas, diambil harga terbesar : Ag min = 57.93 cm2 Menghitung i-min untuk syarat kelangsingan: imin = L/240 = 1000/240 cm = 4.17 cm Ambil : IWF 200.200.8.12 Cek : b/h = 1 > 2/3 OK Ag = 63.53 cm2 > 57.93 cm2 OK iy = 5.02 cm > 4.17 OK (sedikit lebih boros)

teknologi bahan 4 (batang tarik)

Documents