KONSTRUKSI BAJA I PERENCANAAN BATANG TARIK Pertemuan 4
Batang tarik Komponen struktur baja yang hanya memikul gaya aksial tarik Kekuatan batang tarik harus direduksi dengan adanya lobang pada sambungan Artinya batang tarik ditentukan oleh seberapa luas suatu penampang secara efektif ikut memikul gaya aksial tarik
KOMPONEN TARIK PADA STRUKTUR Sumber : Structural Steelwork : Design to Limit State Theory 3rd Edition
PROFIL BAJA YANG SERING DIGUNAKAN UNTUK BATANG TARIK Sumber : Structural Steelwork : Design to Limit State Theory 3rd Edition
JENIS SAMBUNGAN PADA KOMPONEN TARIK Sumber : Structural Steelwork : Design to Limit State Theory 3rd Edition
Kuat tarik rencana, Nn Ditentukan berdasarkan kondisi batas yang mungkin terjadi pada elemen tarik : 1. Kondisi leleh Ditinjau pada bagian elemen yang jauh dari sambungan Pelat penyambung Profil siku
ex
ex
Nn 0,90 A g f y
ey
Dimana : Ag = luas penampang penuh, tidak ada pengurangan luas akibat lubang fy = tegangan leleh baja Nn = kuat rencana elemen tarik
2.
Kondisi fracture / putus Ditinjau pada bagian elemen disekitar sambungan. Pelat penyambung
Elemen di sekitar sambungan Profil siku
Bidang sambung Titik kerja gaya
ex
ex
Nn 0,75 A e fu
ey
Dimana : Ae = luas penampang efektif menurut butir 10.2 SNI 03-1729-2002 hal 70. fu = tegangan ultimate baja Nn = kuat rencana elemen tarik
Kuat tarik rencana , Nn ditentukan oleh kedua kondisi batas yang mungkin dialami oleh batang tarik seperti yang diuraikan sebelumnya, dengan mengambil nilai terkecil diantara nilai kuat tarik rencana pada kondisi leleh dan kondisi fracture. Nilai 0.9 dan 0.75 merupakan angka koefisien reduksi sesuai dengan peraturan baja. Koefisien reduksi untuk kondisi fracture diambil lebih kecil daripada kondisi leleh karena kondisi fracture lebih berbahaya dan harus dihindari. Komponen struktur baja yang memikul gaya aksial tarik terfaktor , Nu harus memenuhi :
Nu Nn
Luas Efektif, Ae Ae A . U
A : adalah luas penampang menurut Butir 10.2.1 sampai dengan10.2.4, mm2 U : Faktor reduksi
U 1
x 0,9 L
atau menurut Butir 10.2.3 dan 10.2.4 Keterangan : x adalah eksentrisitas sambungan, jarak tegak lurus arah gaya tarik, antara titik berat penampang komponen yang disambung dengan bidang sambungan, mm L adalah panjang sambungan dalam arah gaya tarik, yaitu jarak antara dua baut yang terjauh pada suatu sambungan atau panjang las dalam arah gaya tarik, mm
10.2.1 Untuk penampang berlubang, minimum dari luas irisan 1-3 atau 1-2-3
Irisan 1-3
Irisan 1-2-3
A A g n d .t s2 A A g n d .t 4u
Keterangan: Ag adalah luas penampang bruto, mm2 t adalah tebal penampang, mm d adalah diameter lubang, mm n adalah banyaknya lubang dalam garis potongan s adalah jarak antara sumbu lubang pada arah sejajar sumbu komponen struktur, mm u adalah jarak antara sumbu lubang pada arah tegak lurus sumbu komponen struktur Syarat : Dalam suatu potongan jumlah luas lubang tidak boleh melebihi 15% luas penampang utuh.
10.2.2 Penyaluran dengan las memanjang
Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan memanjang ke komponen struktur yang bukan pelat, atau oleh kombinasi pengelasan memanjang dan melintang: Las memanjang
ex Las memanjang
ey
A Ag
10.2.3 Kasus gaya tarik disalurkan oleh las melintang
Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan melintang: A adalah jumlah luas penampang neto yang dihubungkan secara langsung dan U = 1,0.
Las melintang
ex ey
10.2.4 Kasus gaya tarik disalurkan oleh las sepanjang dua sisi
Bila gaya tarik disalurkan ke sebuah komponen struktur pelat dengan pengelasan sepanjang kedua sisi pada ujung pelat, dengan l > w:
A adalah luas pelat, untuk l > 2w U = 1,0 untuk 2w > l > 1,5w U = 0,87 untuk 1,5w > l > w U = 0,75
Keterangan: l adalah panjang pengelasan, mm w adalah lebar pelat (jarak antar sumbu pengelasan), mm
Las memanjang
w
Las memanjang l
A = Luas pelat
3.
Keruntuhan geser pada blok ujung Ditinjau pada bagian elemen dengan konfigurasi lubang disekitar sambungan. Keruntuhan blok ujung terjadi pada bagian elemen tarik yang menggunakan sambungan baut. Pada setiap bidang geser dan tarik, kondisi batas yang dapat terjadi adalah leleh dan fraktur. Pelat penyambung Profil siku
Daerah potensi terjadinya kegagalan blok ujung
Bidang tarik (t) Bidang geser (v)
Nilai kuat tarik rencana (Nn) : 1. Kondisi geser murni (pada bidang geser
Nn 0,75 0,6 f u A ns Dimana : Ans = luas bersih yang mengalami fraktur geser fu = tegangan fraktur baja Nn = kuat rencana elemen tarik
Bidang yang mengalami geser adalah bidang yang sejajar dengan arah gaya.
Contoh : d Bidang geser (v) s1
s
s
s
Agv
t Anv Bidang geser (v)
A gv (s1 s s s).t A ns A nv (s1 3s 3 12 d).t
2. Kombinasi geser – tarik a. Jika fu A nt 0,6 fu A nv
Nn 0,750,6 fy A gv fu A nt
b. Jika fu A nt 0,6 fu A nv
Nn 0,750,6 fu A nv fy A gt
Bidang yang mengalami tarik adalah bidang yang tegak lurus dengan arah gaya.
Contoh : Ant u
d
A gt u.t
Bidang tarik (t)
A nt u d 2 .t
Agt
1. Susunan baut lurus t
d
1
An = Ag - n . d . t t : tebal pelat D : diameter lubang = diameter baut + (1-1,6 mm) n : jumlah lubang pada garis potongan 1
2. Susunan baut berselang seling t
t
u d
s
s 1
s
Pot 1-1
Pot 1-2
2
Diambil nilai An terkecil dari potongan 1dan 2 Pot 1 A n A g n. d. t n 1
Pot 2
s 2 .t A n A g n. d. t 4u
n2
4. Latihan 12
12
12
12
7,5 38
15 7,5
3
7,5 1
10
15 2
10
7,5
Pot 4
Pot 2 4
Pot 1
Pot 3
Ag pelat 45,60 cm2 , Diameter baut 20 mm (ulir) Satuan untuk s dan u pada gambar dalam cm Tentukan nilai An!
5. Menetukan nilai Agt, Ant, Agv, Anv s
s s2 s1 Bidang tarik Agt = (s x t) + (s x t) = 2. (s x t) Ant = (s – ½ d)t + (s – ½ d)t Bidang geser Agv = (s1 + s2)t +(s1 + s2)t Anv = (s1 + s2 – 1 ½ d)t + (s1 + s2 – 1 ½ d)t
6. Menentukan besarnya nilai Nu yang dapat dipikul penampang pada sambungan baut Profil siku L 100.100.10 mm disambungkan pada satu sisinya ke sebuah pelat. Profil tersebut direncanakan untuk memikul gaya tarik akibat Pu. Tentukan nila Pu! Diketahui properties penampang: Ag = 19,2 cm2 ex=ey = 2,82 cm fy = 240 Mpa fu = 370 Mpa e diameter lubang : 7,85 mm
ex L=4@50 mm y
Cek kondisi batas terhadap : 1. Leleh
Nn 0,9 Ag fy 0,9 1920 240 414720 N 414,720 kN 2. Fraktur
Nn 0,75 Ae fu Ae A.U A Ag - n.d.t 1920 - 1 7,85 10 1841,5 mm 2 x 28,2 U 1 0,9 U 1 0,812 0,9 Ok... L 150 Ae A.U 1841,5 0,812 495,298 mm 2 Nn 0,75 Ae fu 0,75 495,298 370 414945,195 N 414,945 kN
3. Keruntuhan blok ujung a. Kondisi geser murni
Nn 0,75 0,6 fu A ns 0,75 0,6 370 1725,25 287,254 kN A ns 200 3 12 d.t 200 27,475 .10 1725,25 mm2
b. Kombinasi geser - tarik
A nt 100 e x 12 dt 100 28,2 7,85 2 10 678,75 mm 2 A gt 100 e x t 100 28,2 10 718 mm 2 A nv 1725,25 mm 2 A gv 200 10 2000 mm 2 f u . Ant
? 0,6 f u Anv 251,137 kN 383,005 kN
maka : Nn 0,75 0,6 fu A gv fu A nt
0,75 0,6 370 2000 370 1725,25 811,756 kN
ambil Nn terkecil Nilai Pu yang dapat dipikul adalah 287,254 kN
7. Menentukan besarnya nilai Nu yang dapat dipikul penampang pada sambungan las Sebuah batang tarik berupa plat (2 x 15) cm disambungkan ke plat berukuran (2 x 30) cm dengan las memanjang sepanjang 20 cm pada kedua sisinya seperti terlihat pada gambar. Kedua pelat yang disambung terbuat dari bahan yang sama : fy = 240 Mpa, fu = 370 Mpa. Berapa beban rencana Nu yang dapat dipikul batang tarik ?
P
30 cm
P
15 cm 2 cm
2 cm
Solusi : 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 (2 x 15) cm. Kekuatan pelat, Nn ditentukan dari kondisi batas leleh dan fraktur : a. Kondisi leleh
Nn 0,9 fy A g 0,9 240 300 684 kN b. Kondisi fraktur
Nn 0,75 fu A e 0,75 370 2250 624,4 kN dimana : A Ag 20 150 3000 mm 2 l w 20 15 1,33 U 0,75 A e A .U 2250 mm 2 Dari kedua nilai kuat rencana, Nu yang menentukan adalah nilai yang lebih kecil Nu < 624,4 kN
