III. BATANG TARIK A. Elemen Batang Tarik - SIMAK Prosimak-unwiku.ac.id/files/Bagian 4-new2.pdf · Sambungan pada profil IWF Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU Purwokerto. D.

III. BATANG TARIK

A. Elemen Batang Tarik

Batang tarik adalah elemen batang pada struktur yang menerima gayaaksial tarik murni.

Gaya aksial tarik murni terjadi apabila gaya tarik yang bekerja tersebutbersifat sentris (berimpit dengan sumbu berat penampang).

Batang tarik umumnya dijumpai pada struktur rangka baja seperti:

Struktur jembatan rangka

Rangka atap (struktur kuda-kuda)

Menara transmisi

Ikatan angin (jembatan rangka dan rangka atap).

Batang tarik dalam sistem struktur baja dapat berupa profil tunggalataupun profil tersusun (gabungan dari dua atau lebih profil tunggal).

Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU Purwokerto

Gambar 4.1. Bentuk profil elemen batang tarikStruktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

B. Kekuatan Tarik Nominal Metode LRFD (SNI 03-1729-2002)

Dalam menentukan kekuatan nominal penampang suatu batangtarik, harus ditinjau terhadap tiga macam kondisi keruntuhanyang menentukan, yaitu :1) Kondisi leleh dari luas penampang kotor/bruto, didaerah yang

jauh dari sambungan.2) Kondisi fraktur/putus dari luas penampang efektif pada

daerah sambungan.3) Kondisi geser blok pada sambungan.

Komponen struktur yang memikul gaya aksial tarik terfaktor Nuharus memenuhi :

Nu Nn

dengan,Nn = kekuatan nominal penampang = faktor reduksi kekuatan (SNI 03-1729-2002, Tabel 6.4-2,

hal.18).Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

Tabel 3.1. Faktor reduksi kekuatan


Tabel 3.1. Faktor reduksi kekuatan


1. Pada kondisi leleh dari luas penampang bruto.

Untuk kondisi leleh maka kekuatan nominal Nndari batang tarik adalah sbb :

Nn = Ag . fy

dimana,

Ag = luas penampang bruto (mm2).

fy = tegangan leleh sesuai mutu baja (MPa).

Pada kondisi ini faktor reduksi kekuatan = 0,90(SNI 03-1729-2002, Tabel 6.4-2, hal.18).


2. Pada kondisi fraktur/putus dari luas penampangefektif pada sambungan.

Untuk kondisi fraktur/putus maka kekuatannominal Nn dari batang tarik adalah sebagaiberikut,

Nn = Ae . fu

dimana,

Ae = luas penampang efektif (mm2).

Fu = tegangan putus sesuai mutu baja (Mpa).

Pada kondisi ini faktor reduksi kekuatan = 0,75(SNI 03-1729-2002, Tabel 6.4-2, hal.18).


C. Luas Penampang Netto.

Batang tarik yang disambung dengan paku keling (rivet) ataubaut (bolt) harus dilubangi.

Adanya lubang mengakibatkan berkurangnya luaspenampang batang tarik tersebut, sehingga kekuatannyamenjadi berkurang.

SNI 03-1729-2002 Pasal 10.2.1. menyebutkan bahwa dalamsuatu potongan jumlah luas lubang tidak boleh melebihi 15%luas penampang utuh.

Secara matematis luas penampang netto dinyatakansebagai berikut :

Anet = 85% Ag

dimana,Ag = luas penampang bruto (mm2).Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

1. Diameter baut dan diameter lubangMenurut SNI 03-1729-2002, Pasal 17.3.6 bahwa diameternominal lobang (d) yang sudah jadi harus 2 mm lebih besardari diameter nominal baut (dn) untuk suatu baut yangdiameternya tidak melebihi 24 mm, dan maksimum 3 mmlebih besar untuk baut dengan diameter lebih besar, kecualiuntuk lubang pada pelat landas.

Gambar 4.2. Diameter nominal baut dan lubang

Keterangan :dn = diamater nominald = diameter lobangd = dn + 2 mm untuk dn 24 mmd = dn + 3 mm untuk dn > 24 mm


2. Luas penampang netto lubang sejajar

Gambar 4.3. Lubang baut sejajar

Pada lobang sejajar seperti gambar di atas, luas penampang netto (pot. a-a) diberikan oleh persamaan berikut,Anet = Ag – (n . d . t)

dimana,n = jumlah lobang (3 lobang)d = diameter lobang (mm)d = dn + 2mm, ataud = dn + 3mm.Ag = luas penampang bruto (mm2)Ag = h . tt = tebal pelat terkecil antara t1 dan t2 (mm)


3. Luas penampang netto lubang berselang-seling

Gambar 4.4. Lubang baut berselang-seling

Pada lobang yang berselang-seling seperti gambar di ataspeninjauan luas penampang netto dilakukan terhadap potongan,

a. Potongan a – b

Anet = Ag – (n . d . t)

n = 2 lobang Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU Purwokerto

b. Potongan a – c - b

Anet = Ag – (n . d . t) + (s12 . t)/4u1 + (s1

2 . t)/4u2

n = 3 lubang

c. Potongan a – c - d

Anet = Ag – (n . d . t) + (s12 . t)/4u1 + (s2

2 . t)/4u2

n = 3 lubang

Dari ketiga hasil peninjauan tersebut diambil Anet yang terkecil, danharus,

Anet 85% Ag


4. Luas penampang netto profil siku lobang berselang-seling

Gambar 4.4. Lubang baut berselang-seling pada profil siku

Jarak U2 = ga + gb – t

a. Potongan a – b

Anet = Ag – (n . d . t)

n = 2 lobang


b. Potongan a – c - b

Anet = Ag – (n . d . t) + (s12 . t)/4u1 + (s1

2 . t)/4u2

n = 3 lubang

c. Potongan a – c - d

Anet = Ag – (n . d . t) + (s12 . t)/4u1 + (s2

2 . t)/4u2

n = 3 lubang

Dari ketiga hasil peninjauan tersebut diambil Anet yang terkecil,dan harus,

Anet 85% Ag


5. Luas penampang netto profil UNP dan IWF lobang berselang-seling

Gambar 4.5. Lubang baut berselang-seling pada profil UNP dan IWF


Profil UNP :

u2 = ga + gb – t

Apabila tebal sayap (flens) t1 dan tebal badan (web) t2 tidak sama maka,

u2 = (ga + gb) – (1/2t1 +1/2t2)

Profil IWF :

u2 = ga/2 + gb – t

Apabila tebal sayap (flens) t1 dan tebal badan (web) t2 tidak sama maka,

u2 = (ga/2 + gb) – (1/2t1 +1/2t2)


6. Soal 3 (Soal tentang luas penampang netto) :

Sambungan seperti gambar berikut yaitu dua buah pelat tebal 4mm disambung dengan tiga buah pelat dengan tebal 2 mm,diameter alat penyambung dn = 12 mm, jumlah alat penyambung8 (delapan) buah. Hitunglah luas penampang netto.

Gambar 4.5. Pelat dengan sambungan berselang-seling.


Penyelesaian :

Tebal pelat terkecil, t = 2 + 2 + 2

= 6 mm.

Diameter lobang, d = 12 mm + 2 mm

= 14 mm.

a. Potongan 1 – 2 – 3

Terdapat 3 lubang baut

Anet = (h . t) – (n . t . d)

= (250 x 6) – (3 x 6 x 14)

= 1500 – 252

= 1248 mm2.


b. Potongan 1 – 4 – 2 – 5 - 3

Terdapat 5 lubang baut

s = 50 mm

u = 50 mm

Anet = (h . t) – (5 . t . d) + (s2 . t)/4u + (s2 . t)/4u +

(s2 . t)/4u + (s2 . t)/4u

= (250x6) – (5x6x14) + ((502x6)/(4x50)) +

((502x6)/(4x50)) + ((502x6)/(4x50)) + ((502x6)/(4x50))

= 1500 – 420 + 75 + 75 + 75 + 75

= 1380 mm2


b. Potongan 1 – 4 – 5 - 3Terdapat 4 lubang bauts = 50 mmu = 50 mmAnet = (h . t) – (4 . t . d) + (s2 . t)/4u +

(s2 . t)/(4 . 2u) + (s2 . t)/4u= (250x6) – (4x6x14) + ((502x6)/(4x50)) +

((02x6)/(4x (2x50)) + ((502x6)/(4x50))= 1500 – 336 + 75 + 75= 1314 mm2

Diambil Anet terkecil maka,Anet = 1248 mm2.

Syarat Anet menurut SNI 03-1729-2002 Pasal 10.2.1. yaitu,Anet 85% x Ag

= 85% x h x t= 0,85 x 250 x 6= 1275 mm2 ------> Tidak memenuhi

Solusi :a. Diameter paku dikecilkan.b. Susunan paku pada satu potongan vertikal dirobah dari 3 (tiga) buah menjadi

2 (dua) buah.Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

Soal 4 :Sistem sambungan pada profil baja siku 150.100.10, diameter nominalalat penyambung dn = 25 mm. Hitunglah luas penampang netto.

Gambar 4.6. Profil siku, dengan sambungan berselang-seling.


Soal 5 :Hitunglah luas netto dari profil CNP 20 seperti tampak padagambar di bawah. Baut yang digunakan berdiameter 16mm.


C. Luas Penampang Netto Effektif

Luas netto (Anet) yang harus dikalikan dengan faktorefektifitas penampang U,

----> Akibat adanya eksentrisitas pada sambungan, yangdisebut shear leg.

----> Menghasilkan penampang netto efektif (Ae), yangbesarnya yaitu,

Ae = Anet x U

dengan,

Anet = luas penampang netto

U = koefisien reduksi.Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

Koefisien reduksi U untuk sistem sambungan yangmenggunakan baut atau paku keling yaitu,

U = 1 – (x/L) ≤ 0,9

dengan,

x = eksentrisitas sambungan

= jarak antara titik berat penampangkomponen yang disambung denganbidang sambungan, mm.

L = panjang sambungan pada arah gaya.


Eksentrisitas sambungan berbagai profil bisa dilihat padaGambar 4.7.

Gambar 4.7. Letak eksentrisitas sambungan.


Sedangkan koefisien reduksi U untuk sistem sambungan yangmenggunakan sambungan las yaitu,

1. Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh pengelasan memanjang kekomponen struktur yang bukan pelat, atau oleh kombinasipengelasan memanjang dan melintang maka,

Ae = Ag

Gambar 4.8. Pengelasan memanjang dan melintang


2. Bila gaya tarik hanya disalurkan oleh las melintang sajamaka,

Ae = U . Ag -----> U = 1,0

= Ag

Gambar 4.9. Pengelasan melintang


3. Bila gaya tarik disalurkan ke komponen struktur pelat oleh lasmemanjang sepanjang kedua sisi bagian ujung komponen maka,

Ae = U . Ag -----> U = 1,0

dengan,

U = 1,0 untuk l > 2w

U = 0,87 untuk 2w > l > 1,5w

U = 0,75 untuk 1,5w > l > w

Gambar 4.10. Pengelasan memanjang pada kedua sisi profilStruktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU Purwokerto

Nilai eksentrisitas (x) dan koefisien reduksi (U) untuk berbagai jenispenampang.

Gambar 4.11. Nilai x dan U berbagai jenis penampang


Gambar 4.11. Nilai x dan U berbagai jenis penampang


Soal 6 :

Hitung luas netto efektif (Ae) dari penampang IWF Gambar 4.11di bawah ini.

Gambar 4.12. Sambungan pada profil IWF Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

D. Contoh Posisi Batang Tarik

1. Batang bawah dan batang diagonal

Gambar 4.13. Posisi batang tarik pada rangka kuda-kudaStruktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU

Purwokerto

2. Batang bawah dan batang vertikal

Gambar 4.14. Posisi batang tarik pada rangka kuda-kuda


E. Kelangsingan Batang Tarik.

Kelangsingan komponen struktur tarik, didefinisikansebagai,

λ = Lk/r

di mana,

λ = kelangsingan

= maksimal 240 untuk batang tarik utama

= maksimal 300 untuk batang tarik sekunder

Lk = panjang batang tarik

r = jarai-jari inersia


F. Geser Blok

Geser blok yaitu suatu keruntuhan dimana mekanismekeruntuhannya merupakan kombinasi geser dan tarik danterjadi sepanjang lubang-lubang baut pada komponenstruktur tarik

Keruntuhan jenis ini sering terjadi terhadap pelatbadan yang tipis pada komponen struktur tarik padasistem sambungan baut.

Keruntuhan ini juga sering dijumpai pada sambunganpendek, yaitu sambungan yang menggunakan duabaut atau kurang pada sumbu searah gaya.


Gambar 4.15. Geser blok, kombinasi keruntuhan geser dan tarik.


Keruntuhan geser blok adalah perjumlahan antara tarik leleh (atau tarikfraktur) dengan geser fraktur (atau geser leleh), dengan tahanan nominalditentukan oleh salah satu persamaan berikut,

a). Geser leleh dengan tarik fraktur,

Bila fu . Ant 0,6 fu . Anv maka,

Nn = 0,6 fy . Agv + fu . Ant

b). Geser fraktur dengan tarik leleh,

Bila fu . Ant < 0,6 fu . Anv maka,

Nn = 0,6 fu . Anv + fy . Agt

di mana,

Agv = luas kotor/bruto akibat geser.

Anv = luas netto akibat geser.

Agt = luas kotor/bruto akibat tarik.

Ant = luas netto akibat tarik.

fy = tegangan leleh (sesuai mutu baja).

fu = tegangan fraktur/putus (sesuai mutu baja).


Gambar 4.16. Keruntuhan geser blok, penampang tarik netto.


Soal 7 :

Diketahui sistem sambungan baja siku L 60x60x6 dengan pelatbuhul seperti tampak pada Gambar 4.17. Evaluasi sistemsambungan tersebut bila mutu baja St 37, diameter baut 12,7mm, dan panjang batang 2,50 m!

Gambar 4.17. Sambungan baja siku dengan pelat buhul


Soal 8 :Suatu elemen batang tarik pada suatu sistem struktur baja memikulbeban mati D = 100 kN, beban hidup L = 50 kN dan beban angin 20kN. Elemen batang tarik tersebut berupa profil siku ganda denganpanjang Lk = 2,00 meter dan mutu St 37. Sambungan dengan pelatbuhul digunakan diameter baut 12 mm dan jumlah baut 3 buah (dalam1 baris) dengan jarak antar baut seperti tampak pada gambar (jarakatas dan bawah ½ tinggi flens). Rencanakan dimensi batang tersebut!


THE END


III. BATANG TARIK A. Elemen Batang Tarik - SIMAK Prosimak-unwiku.ac.id/files/Bagian 4-new2.pdf · Sambungan pada profil IWF Struktur Baja I - Iwan Rustendi - UNWIKU Purwokerto. D.

Documents