RANGKUMAN BATANG TEKAN DAN BATANG TARIK KONSTRUKSI BAJA 1
- 1. TUGAS KONSTRUKSI BAJA NAMA : ANTONIUS NAHAK NIM : 2015520079 KELAS : TEKNIK SIPIL B Batang Tekan pada Konstruksi Baja Pada struktur baja terdapat 2 macam batang tekan, yaitu: 1.) Batang yang merupakan bagian dari suatu rangka batang. Batang ini dibebani gaya tekan aksial searah panjang batangnya. Umumnya pada suatu rangka batang maka batang-batang tepi atas merupakan batang tekan. 2.) Kolom merupakan batang tekan tegak yang bekerja untuk menahan balok-balok loteng, balok lantai dan rangka atap, dan selanjutnya menyalurkan beban tersebut ke pondasi. Batang-batang lurus yang mengalami tekanan akibat bekerjanya gaya-gaya aksial dikenal dengan sebutan kolom. Untuk kolom-kolom yang pendek ukurannya, kekuatannya ditentukan berdasarkan kekuatan leleh dari bahannya. Untuk kolom-kolom yang panjang kekuatannya ditentukan faktor tekuk elastis yang terjadi, sedangkan untuk kolom-kolom yang ukurannya sedang, kekuatannya ditentukan oleh faktor tekuk plastis yang terjadi. Sebuah kolom yang sempurna yaitu kolom yang dibuat dari bahan yang bersifat isotropis, bebas dari tegangan- tegangan sampingan, dibebani pada pusatnya serta mempunyai bentuk yang lurus, akan mengalami perpendekan yang seragarn akibat terjadinya regangan tekan yang seragam pada penampangnya. Kalau beban yang bekerja pada kolom ditambah besarnya secara berangsur- angsur, maka akan mengakibatkan kolom mengalami lenturan lateral dan kemudian mengalami keruntuhan akibat terjadinya lenturan tersebut. Beban yang mengakibatkan terjadinya lenturan lateral pada kolom disebut beban kritis dan merupakan beban maksimum yang masih dapat
- 2. ditahan oleh kolom dengan aman. Keruntuhan batang tekan dapat terjadi dalam 2 kategori, yaitu 1.) Keruntuhan yang diakibatkan terlampauinya tegangan leleh. Hal ini umumnya terjadi pada batang tekan yang pendek. 2.) Keruntuhan yang diakibatkan terjadinya tekuk. Hal ini terjadi pada batang tekan yang langsing. Kelangsingan batang tekan, tergantung dari jari-jari kelembaman dan panjang tekuk. Jari-jari kelembaman umumnya terdapat 2 harga 了, dan yang menentukan adalah yang harga 了 terbesar. Panjang tekuk juga tergantung pada keadaan ujungnya, apakah sendi, jepit, bebas dan sebagainya. Menurut SNI 0317292002, untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tekan, angka perbandingan kelangsingan 谷 =Lk/r dibatasi sebesar 200 mm. Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tarik, angka perbandingan kelangsingan L/r dibatasi sebesar 300 mm untuk batang sekunder dan 240 mm untuk batang primer. Ketentuan di atas tidak berlaku untuk batang bulat dalam tarik. Batang-batang yang ditentukan oleh gaya tarik, namun dapat berubah menjadi tekan yang tidak dominan pada kombinasi pembebanan yang lain, tidak perlu memenuhi batas kelangsingan batang tekan.
- 3. Panjang Tekuk Nilai faktor panjang tekuk (kc) bergantung pada kekangan rotasi dan translasi pada ujung-ujung komponen struktur. Untuk komponen struktur tak-bergoyang, kekangan translasi ujungnya dianggap tak-hingga, sedangkan untuk komponen struktur bergoyang, kekangan translasi ujungnya dianggap nol. Nilai faktor panjang tekuk (kc) yang digunakan untuk komponen struktur dengan ujung-ujung ideal ditunjukkan pada Gambar 6.30. Batang Tarik pada Konstruksi Baja Batang tarik didefinisikan sebagai batang-batang dari struktur yang dapat menahan pembebanan tarik yang bekerja searah dengan sumbunya. Batang tarik umumnya terdapat pada struktur baja sebagai batang pada elemen struktur penggantung, rangka batang (jembatan, atap dan menara). Selain itu, batang tarik sering berupa batang sekunder seperti batang untuk pengaku sistem lantai rangka batang atau untuk penumpu antara sistem dinding berusuk (bracing). Batang tarik dapat berbentuk profil tunggal ataupun variasi bentuk dari susunan profil tunggal. Bentuk penampang yang digunakan antara lain bulat, plat strip, plat persegi, baja siku dan siku
- 4. ganda, kanal dan kanal ganda, profil WF, H, I, ataupun boks dari susunan profil tunggal. Secara umum pemakaian profil tunggal akan lebih ekonomis, namun penampang tersusun diperlukan bila: --> Kapasitas tarik profil tunggal tidak memenuhi --> Kekakuan profil tunggal tidak memadai karena kelangsingannya --> Pengaruh gabungan dari lenturan dan tarikan membutuhkan kekakuan lateral yang lebih besar --> Detail sambungan memerlukan penampang tertentu --> Faktor estetika. A. Kekakuan Batang Tarik Kekakuan batang tarik diperlukan untuk menjaga agar batang tidak terlalu fleksibel. Batang tarik yang terlalu panjang akan memiliki lendutan yang sangat besar akibat oleh berat batang itu sendiri. Batang akan bergetar jika menahan gaya-gaya angin pada rangka terbuka atau saat batang harus menahan alat-alat yang bergetar. Kriteria kekakuan didasarkan pada angka kelangsingan (slenderness ratio), dengan melihat perbandingan L/r dari batang, di mana L=panjang batang dan r=jari-jari kelembaman. Biasanya bentuk penampang batang tidak berpengaruh pada kapasitas daya tahannya terhadap gaya tarik. Kalau digunakan alat-alat penyambung (baut atau paku keling), maka perlu diperhitungkan konsentrasi tegangan yang terjadi disekitar alat penyambung yang dikenal dengan istilah Shear lag. Tegangan lain yang akan timbul adalah tegangan lentur apabila titik berat dari batang-batang yang disambung tidak berimpit dengan garis sumbu batang. Pengaruh ini biasanya diabaikan, terutama pada batang-batang yang dibebani secara statis. Menurut spesifikasi ini tegangan yang diizinkan harus ditentukan baik untuk luas batang bruto maupun untuk luas efektif netto. Biasanya tegangan pada luas penampang bruto harus direncanakan lebih rendah dari besarnya tegangan leleh untuk mencegah terjadinya deformasi yang besar, sedang luas efektif netto direncanakan untuk mencegah terjadinya keruntuhan lokal pada bagian-bagian struktur.
- 5. Pada perhitungan-perhitungan dengan luas efektif netto perlu diberikan koefisien reduksi untuk batang tarik. Hal ini bertujuan untuk mengatasi bahaya yang timbul akibat terjadinya Shear lag. Tegangan geser yang terjadi pada baut penyarnbung akan terkonsentrasi pada titik sambungannya. Efek dari Shear lag ini akan berkurang apabila alat penyambung yang digunakan banyak jumlahnya. B. Luas Penampang Bruto, Netto dan Efektif Netto Luas penampang bruto dari sebuah batang Ag didefinisikan sebagai hasil perkalian antara tebal dan lebar bruto batang. Luas penampang netto didefinisikan sebagai perkalian antara tebal batang dan lebar nettonya. Lebar netto didapat dengan mengurangi lebar bruto dengan lebar dari lubang tempat sambungan yang terdapat pada suatu penampang. Di dalam AISCS ditentukan bahwa dalam menghitung luas netto lebar dari paku keling atau baut harus diambil 1/16 in lebih besar dari dimensi nominal lubangnya dalam arah normal pada tegangan yang bekerja. AISC memberikan daftar hubungan antara diameter lubang dengan ukuran alat penyambungnya. Untuk lubang-lubang standar, diameter lubang di ambil 1/16 in lebih besar dari ukuran nominal alat penyambung. Dengan demikian di dalam menghitung luas netto, diameter alat penyambung harus ditambah 1/8 in atau (d + 1/16 + 1/16). Untuk keperluan pemasangan baut atau batu keeling batang baja harus dilubangi dahulu. Lubang- lubang trsebut bagi batang tarik merupakan suatu perlemahan yang harus di perhitungkan dalam perencanaan. Adapun besarnya luas tampang netto suatuprofil yang berlubang , secara umum dapat dihitung dengan rumus- rumus berikut: Pada potongan A-B : An= (b-d).t Pada potongan C-D-E-F = (b-2d).t Pada potongan C-D-G-H =Wn.t Wn Dengan : d = diameter perlemahan b= lebar plat
- 6. t= tebal plat Wn= lebar netto Wg= lebar brutto s= jarak antara pusat lubang ( searah gaya tarik) gn = Jarak antar pusat lubang (tegak lurus gaya tarik) Menurut spesifikasi AISC diameter pelemahan d adalah diameter baut ditambah (1/16 + 1/16) seperenambelas yang pertama dimaksudkan agar baut mudah diamsukan kedalam lubang , seperenambelas kedua untuk memperhitungkan kerusakan pada waktu pembuatan lubang . Sedangkan menurut PPBBG: Pelemahan = d baut + 1mm(untuk baut hitam ) Pelemahan= d baut + 2 mm ( untuk baut mutu tinggi ) Untuk memperhitungkan pelemahan akibat lubang ,AISCS mengambil istilah luas nettoefektif Ae, yakni luas netto satuan tampang yang dianggap masih efektif memikul beban tarik. Adapun besaranya dapat dihitung dengan rumus berikut: Ae= Ct . An 85 % . A brutto Keterangan : Ae = luas netto efektif An = luas netto Ct =faktor reduksi yang besaranya tergantung pada tipe profil, susunan paku keling atau pola pemasangan baut. Mengenai jarak antara lubang untuk profil siku dapat dihitung dengan rumus berikut g=ga + gb-t Rumus An pada PPBBG sebenarnya sama dengan rumus An pada AISCS ditulis dengan cara lain Pada potongan 1-2-4-5 : An =A n . dl .t Pada potongan 1-2-3-4-5 : An = A n. Dl.t+ Dengan : A= luas penampang bbatang utuh t= tebal penampang dl = diameter lubang n = banyaknya lubang dalm garis potongan s2= jarak antar sumbu lubang pada rah sejajar sumbu batang
- 7. u = jarak anata sumbu lubang pada arah tegak lurus sumbu batang Dari beberapa An,digunakan An yagn terkecil . dalam suatu potongan pelemahan yang diperhitungakan tidak boleh kurang daripada 15% luas penampang utuh. C. PENGGUNAAN BATANG TARIK Batang tarik biasa digunakan pada struktur rangka atap, struktur jembatan rangka ,struktur jembatan gantung .Pengikat gordinga tau gantunga balkon>pemanfaatan batang tarik telah dikembangkan untuk system dinding , struktur atap gantung dan batang prategang an struktur rangka batang bentang panjang. Bagi ahli struktur pemanfaatan battang tarik secara optimal ini sebenarnya masih merupakan tantangan untukdikembangkan lanjut. Keberhasilan seorang ajhli struktur dalam membuatperencanaan juga dinilai dari bagai mana ia memilih konfigurasi batang rangka sedemikian rupa sehingga dapat dihasilakn perencanaan yang benar benar hemat bahan. D. TIPE BATANG TARIK Ada beberapa tipe batang tarik yang biasa digunakan ,sebagai contohtali kawat , batang bundar dengan ujun ujung berulir, batang mata dan plat sambungan pasak yang selanjudnya dapat dilihat pada. Batang batang tersebut merupakan batang tarik efisien tinggi namun tidak dapat mendukung batang tekan. Ada juga profil profil struktuaral dan profil tersusun seperti. Batang tipe ini terutama dipakai dalam struktur rangka batang. Batang tarik tersusun digunakan bila: 1. Kapasitas tarik profil gilas tunggal tidak memadai 2. Kekuatan profile tunggal tidak memadai 3. Detail sambugan memerlukan bentuk tampang lingkar tertentu. E. TEGANGAN SISA Seperti telah dijelaskan sebelumnya ,tegangan sisa pada profil gilas disebabkan oleh proses pendinginan yang tidak bersamaan. Tegangan sisa pada suatu penampang dapat berupa tegangan tarik atau tegangan desak. Sudah barang tentu tegangan sisa yang berupa tegang tarik akan memperbesar tegangan tarik yang terjadi .
- 8. Pada baja yang mempunyai sifat keliatan baik , bila besarnya beban tarik ditingkatkan , redistribusi tegangan akan terjadi sedemikian rupa sehingga terjadi kelelehan penuh pada tampang .Bila besarnya tegangan sisa dapat diketahui denga pasti maka pengaruh tegangan sisapada batang tarik akan mudah diperhitungakan. F.KONSENTRASI TEGANGAN Konsentrasi tegangan pada tampang tarik dapat disebabkan oleh perubahan luas penampang batan g misal dengan adanya lubang lubang untuk pemasangan baut dan paku keling . Bentuk tampang yang berubah dan gaya terpusat pada suatu titik dapat juga mnegakibatkan konsentrasi tegangan . Dalam keadaan elastis,tegangan maksimun disekitar lubang dapat mencapai tegangan tiga kali tegangan rata-rata. Bila tegangan setempat mencapai l, walaupun beban tarik ditingkatkan , tegangan tersebut untuk sementara tiadak dapat mungkin lagi .Namun demikian serat yang lebih luar mulai mencapai tegangan leleh. Peristiwa semacam ini dianamakan redistribusi tegangan. Bila tegangan tarik ditingkatkan lagi maka redistribusi tegangan akan berlanjut sampai seluruh serat akan mencapai tegangan leleh. Redistribusi tegangan seperti telah dijelaskan di atas hany a dapat terjadi bila material baja memiliki daktillitas atau sifat keliatan yang baik.Pada perencanaan plastis , tegangan konsentrasi tidak mempengaruhi kekuatan batnag tarik . G. PEMBATASAN KELANGSINGAN Yang disebut sebagai kelangsingan batang adalah rasiao antara panjang batang dan jari- jari inersia tampang. Semakin kecil angka kelangsingan suatu batang, akan semakin tegar atau kaku batang tesebut. Sebaliknya semakin besar angka kelangsinga batang tersebut akan mudah melentur. Biak angin maupun beban getar yang berasal dari kendaraan berat dapat menyebabkan batang yang terlalu langsing tersebut akan bergetar . Batang yang terlalu langsing akan menyebabkan defleksiterlalu besar dan akan menyulitkan dalam perakitan karena batang mudah melentur. Pada kasus tertentu beban tarik dapat berubah menjadi beban tekan. Batang yan g seperti ini sangat memerlukan kekuatan yang cukup. Menurut PPBBG dan AISCS :
- 9. untuk batang utama untuk batang sekunder Dengan : L= panjang batang i= jari- jari inersia minimum Menurut AREA , baik batan g utama maupun batang sekunder kelangsingan dibatasi dengan 200. Sedangkan menurut AASHTO batang utama 200, baang sekunder 240 dan batang yang mengalami pembalikan tegangan 140. H. TEGANGAN TARIK IJIN Menurut cara elastis, tegangan yang terjadi harus lebih kecil ataqu sama dengan tegangan tarik yang diijinkan .Besarnya tegangan tarik yang diijinkan biasanya masih pada daerah elastis diagram tegangan regangan uji tari baja. Hal tersebut disebabkan oleh timbulnya tegangan leleh dianggap membahayakan struktur. Besarnya teganagan ijinn dipengaruhi oleh jenis struktur gedung , struktur jembatan jalan raya dan struktur jambatan kereta api. Setiap negara juga berbeda dalam memberikan harga tegangan ijin tersebut: 1. tegangan tarik ijin t pada luas brutto atau luas netto efektif batang tarik, kecuali untuk lubafng pasak : Pada luas brutto : t = 0,6 t Pada luas netto efektif : t = 0,5 u Dengan : t = tegangan leleh minimun u = tegangan ultimit 2. tegangan tarik ijin t untuk tampang netto pada lubang pasak dalam batang mata, plat sambuangan pasak atau batang tersusun adalah : t = 0,45 t. .Tegangan tarik ijin batang berulir : t = 0,30 u. Menurut PPBBG SKBI 1.3.33-1987 : 1.untuk penampang utuh: t = 2. untuk penampang berlubang : t = 0,75 dengan = tegangan dasar Menurut AASHTO 1.7.1-1997 Pada penammpang berlubang diambil harga terkecil t = 0,55 dan t = 0,46 u.untuk sementara tegangan ijin dapat ditingkatkan 30%
- 10. I. PERENCANAAN BATANG TARIK Berdasarkan beba tarik yang bekerja, mutu baja dan jenis profil, dapat ditentukanprofil yang kuat namun cukup hemat. Proses pemilihan ukuran profil seperti dimaksudkan diatas dinamakan perencanaan batang tarik . Perencanaan batang tarik yang baik harus ditinjau dari beberapa segi yakni : 1. teganagan (tress) Ukuran profil harus dipilih sedemikian rupa sehingga tegangan yang terjjadi kurang atau sama dengan tegangan tarik ijin .Dari perbandinga tegangan tarik ijin dapat diketahuui hemat tidaknya sebuah perencanaan. Semakin dekat dengan tegangan yang terjadi dengan tegangan ijinya ,maka perencanaan semakin ekonomis . 2. Pelayanan (servicebility) Struktur tidak diperkenankan menunjukan prilaku yang menghawatirkan pemakai. Misalnya defleksi yang berlebihan , bergetarnya elemen struktur oleh kendaraan yang bergetar dan sebagainya . Dalam hal ini kelangsinganya harus dibatasi. 3. Sifat Keliatan (Ductility) Hal ini merupakan persyaratan yang sangat penting . Tampa daktilitas yang baik tidak akan terjadi distribusi yang menyebabkan hitungan menjadi sederhana khususnya pada perencanaan plastis .Sifat ini diketahui dari percobaan tarik. 4. Ketahanan (Durability) Ketahanan dari cuaca panas dan dingin ,korosi atau suhu yang meningkat perlu diperhatiakan. Khusus untuk batang tarik ,stabilitas ( stability) tidak perlu ditinjau karena baik local buckling maupun torsional buckling ,tidak mungkin terjadi pada batang ini. Secara umum proses perancanaan batang tarik diilustrasiakn dalam diagram alir sebagai berikut: Keterangan : tn = Tegangan ijin pada tampang netto tg= Tegangan ijin pada tampang brutto 了 =kelangsingan
- 11. Secara pendekatan seperti tercantum dalam AS 1250-1975 dan BS 449-1969 pengaruh eksentritas tersebut dapat diperhitungakan dengan menentukan besarnya Ao dengan rumus rumus sebagai berikut : Kasus a : Kasus b: Kasus c : Keterangan : A1= luas netto tampang kaki yang disambung A2 = luas tampang kaki bebas An =luas netto profil (Sumber Referensi : Buku Teknik Struktur Bangunan Jilid 3, untuk SMK. Karya Dian Ariestadi. Tahun 2008)