STRUKTUR BAJA 1 MODUL 4 Sesi 6 Batang Tekan (Compression Member) Dosen Pengasuh : Ir. Thamrin Nasution Materi Pembelajaran : 10. Stabilitas Batang Tekan Berdasarkan PPBBI 1984. 11. Ukuran Minimum Profil. 12. Prarencana Ukuran Penampang Profil Tunggal Dan Tersusun. a) Kelangsingan > 110. b) Kelangsingan < 110. Batang Tunggal Profil WF. Kolom-kolom Tersusun. Batang-batang Tersusun Ganda Yang Diikat Dengan Pelat Buhul. 13. CONTOH SOAL : PERENCANAAN STRUKTUR KOLOM. 14. CONTOH SOAL : PERENCANAAN BATANG RANGKA ATAP. Tujuan Pembelajaran : Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami stabilitas batang tekan berdasarkan PPBBI 1984, ukuran minimum profil (bahaya lipat sayap), prarencana ukuran penampang profil tunggal dan tersusun, perencanaan batang tekan struktur kolom dan perencanaan batang tekan rangka atap dengan profil tersusun siku ganda dan pelat koppel. DAFTAR PUSTAKA a) Agus Setiawan,”Perencanaan Struktur Baja Dengan Metode LRFD (Berdasarkan SNI 03-1729- 2002)”, Penerbit AIRLANGGA, Jakarta, 2008. b) Canadian Institute of Steel Construction, 2002. c) Charles G. Salmon, Jhon E. Johnson,”STRUKTUR BAJA, Design dan Perilaku”, Jilid 1, Penerbit AIRLANGGA, Jakarta, 1990. d) “PERATURAN PERENCANAAN BANGUNAN BAJA (PPBBI)”, Yayasan Lembaga Penyelidikan Masalah Bangunan, 1984. e) SNI 03 - 1729 – 2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. f) William T. Segui,”Steel Design”, THOMSON, 2007.
19
Embed
STRUKTUR BAJA 1 MODUL 4 · PDF fileModul kuliah “STRUKTUR BAJA 1”, Modul 4 Sesi 6, 2011 Ir. Thamrin Nasution Departemen Teknik Sipil, FTSP. ITM. 5 CONTOH SOAL : PERENCANAAN STRUKTUR
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
STRUKTUR BAJA 1
MODUL 4S e s i 6
Batang Tekan (Compression Member)
Dosen Pengasuh :Ir. Thamrin Nasution
Materi Pembelajaran :10. Stabilitas Batang Tekan Berdasarkan PPBBI 1984.11. Ukuran Minimum Profil.12. Prarencana Ukuran Penampang Profil Tunggal Dan Tersusun.
a) Kelangsingan > 110.b) Kelangsingan < 110. Batang Tunggal Profil WF. Kolom-kolom Tersusun. Batang-batang Tersusun Ganda Yang Diikat Dengan Pelat Buhul.
Tujuan Pembelajaran : Mahasiswa dapat mengetahui dan memahami stabilitas batang tekan berdasarkan
PPBBI 1984, ukuran minimum profil (bahaya lipat sayap), prarencana ukuranpenampang profil tunggal dan tersusun, perencanaan batang tekan struktur kolomdan perencanaan batang tekan rangka atap dengan profil tersusun siku ganda danpelat koppel.
DAFTAR PUSTAKA
a) Agus Setiawan,”Perencanaan Struktur Baja Dengan Metode LRFD (Berdasarkan SNI 03-1729-2002)”, Penerbit AIRLANGGA, Jakarta, 2008.
b) Canadian Institute of Steel Construction, 2002.
c) Charles G. Salmon, Jhon E. Johnson,”STRUKTUR BAJA, Design dan Perilaku”, Jilid 1, PenerbitAIRLANGGA, Jakarta, 1990.
d) “PERATURAN PERENCANAAN BANGUNAN BAJA (PPBBI)”, Yayasan Lembaga PenyelidikanMasalah Bangunan, 1984.
e) SNI 03 - 1729 – 2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung.
f) William T. Segui,”Steel Design”, THOMSON, 2007.
thamrinnst.wordpress.com
UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada
pemilik hak cipta photo-photo, buku-buku rujukan dan artikel, yang terlampir
Modul kuliah “STRUKTUR BAJA 1” , Modul 4 Sesi 6, 2011 Ir. Thamrin NasutionDepartemen Teknik Sipil, FTSP. ITM.
1
B A T A N G T E K A N(COMPRESSSION MEMBER)
10. Stabilitas Batang Tekan Berdasarkan PPBBI 1984.
Batang tertekan terjamin stabilitasnya apabila memenuhi persamaan berikut,
1,5
y
g
f
A
Nk
Dimana,
k = tegangan yang terjadi.
N = gaya tekan yang bekerja.Ag = luas penampang total batang tertekan.fy = tegangan leleh sesuai mutu baja. = faktor tekuk.
Faktor tekuk () tergantung dari kelangsingan batang () batang yang tertekan danmacam bajanya. Harga dapat dilihat pada tabel 2, 3, 4 atau 5 PPBBI halaman 11.
Harga faktor tekuk ini dapat dihitung dengan cara sebagai berikut,
= angka kelangsingan batang= Lk/r (pada tabel r = ix atau iy, Lk = panjang tekuk)
Syarat,untuk ,1830s maka 1
untuk 1,1830 s makas593,1
41,1
untuk 1s maka 2s381,2
Apabila persamaan (41) disubstitusikan kedalam persamaan (42), maka akandiperoleh,
E
fy.7,0)(
1s
...(40)
...(41)
...(42)
...(43)
Modul kuliah “STRUKTUR BAJA 1” , Modul 4 Sesi 6, 2011 Ir. Thamrin NasutionDepartemen Teknik Sipil, FTSP. ITM.
2
Tabel 1 : Faktor Tekuk berdasarkan SNI dan PPBBISNI 03-1729-2002 PPBBI 1984
E
fy)(
1c
E
fy.7,0)(
1s
untuk ,250c maka 1 untuk ,1830s maka 1
untuk 2,120 5, c makac
67,06,1
43,1
untuk 1,1830 s maka
s593,1
41,1
untuk 21,c maka 225,1 c untuk 1s maka 2s381,2
11. Ukuran Minimum Profil (PPBBI 1984, Bab 12).
Untuk menghindari bahaya lipat pada elemen penampang, maka ukuran-ukuran suatuprofil harus memenuhi syarat-syarat berikut,a). Sayap-sayap profil I .
a1). Untuk Fe 310 (BJ-34), Fe 360 (BJ-37), dan Fe 430 (BJ-44),
20s
t
b
a2). Untuk Fe 510 (BJ-52).
16s
t
b
b). Sayap-sayap profil pipa persegi dan pelat-pelat tepi.b1). Untuk Fe 310 (BJ-34), Fe 360 (BJ-37), dan Fe 430 (BJ-44),
32s
t
b
b2). Untuk Fe 510 (BJ-52).
26s
t
b
c). Sayap-sayap penguat dan rusuk-rusuk pengaku.c1). Untuk Fe 310 (BJ-34), Fe 360 (BJ-37), dan Fe 430 (BJ-44),
5,81 t
b
c2). Untuk Fe 510 (BJ-52).
71 t
b
d). Badan-badan profil I dan pipa persegi.d1). Untuk Fe 310 (BJ-34), Fe 360 (BJ-37), dan Fe 430 (BJ-44) :
Jika N = 0
70b
t
h
Jika 0 < N < 0,2 Ag . fy
y.g13570
b fA
N
t
h
...(44a)
...(44b)
...(44c)
...(44d)
...(44e)
...(44f)
...(44g)
...(44h)
Modul kuliah “STRUKTUR BAJA 1” , Modul 4 Sesi 6, 2011 Ir. Thamrin NasutionDepartemen Teknik Sipil, FTSP. ITM.
3
Jika 0,2 Ag . fy < N < Ag . fy
y.g1345
b fA
N
t
h
d2). Untuk Fe 510 (BJ-52).Jika N = 0
56b
t
h
Jika 0 < N < 0,2 Ag . fy
y.g10056
b fA
N
t
h
Jika 0,2 Ag . fy < N < Ag . fy
y.g1238
b fA
N
t
h
Gambar 30.
...(44i)
...(44j)
...(44k)
...(44l)
Modul kuliah “STRUKTUR BAJA 1” , Modul 4 Sesi 6, 2011 Ir. Thamrin NasutionDepartemen Teknik Sipil, FTSP. ITM.
4
12. Prarencana Ukuran Penampang Profil Tunggal Dan Tersusun.
Jika diketahui gaya tekan sentris (N), panjang tekuk (Lk) dan mutu baja, maka ukuranprofil dapat ditaksir dengan menggunakan rumus-rumus pendekatan berikut,
a). Kelangsingan () > 110,- Batang tunggal maupun tersusun,
2taksir k.21,1 LNI
Dimana,N = gaya normal tekan sentris, dalam ton.Lk = pajang tekuk, dalam meter.Itaksir = momen inertia taksir, dalam cm4.
Dimana,N = gaya normal tekan sentris, dalam kg.fy = tegangan leleh sesuai mutu baja, dalam kg/cm2.Lk = pajang tekuk, dalam meter.Ataksir = momen inertia taksir, dalam cm2.
- Kolom-kolom tersusun,
2taksir k.65,0
y/1,5L
f
NA
- Batang-batang tersusun ganda, dimana pelat buhul ditempatkan di antara profil-profil,
2taksir k.5,2
y/1,5L
f
NA
2taksir k.75,1
y/1,5L
f
NA
2taksir k.25,2
y/1,5L
f
NA
2taksir k.5,3
y/1,5L
f
NA
...(45a.)
...(45b.)
...(45c.)
...(45d.)
...(45e.)
...(45f.)
...(45g.)
Modul kuliah “STRUKTUR BAJA 1” , Modul 4 Sesi 6, 2011 Ir. Thamrin NasutionDepartemen Teknik Sipil, FTSP. ITM.
5
CONTOH SOAL : PERENCANAAN STRUKTUR KOLOM
Sebuah kolom profil tunggal WF, tinggi H = 7 meter, dengan perletakan pada puncakadalah sendi, dan pada bawah adalah jepit. Memikul gaya normal tekan sentris akibat bebanmati D = 95 ton, muatan hidup lantai L = 25 ton dan akibat gempa E = 20 ton. Rencanakanlahdimensi kolom dan periksa kinerja kolom tersebut apabila mutu baja BJ-37.
Gambar 31.
DATA - DATA :k = 0,80 (jepit-sendi)Lk = k . L = 0,80 . 7000 mm = 5600 mm.Tegangan leleh (BJ-37), fy = 240 Mpa = 2400 kg/cm2.Tegangan dasar,
Pembebanan tetap,5,1
MPa240
1,5
y
f = 160 Mpa = 1600 kg/cm2.
Pembebanan sementara,5,1
MPa240.)3,1(
1,5
y.)3,1(
f = 208 Mpa = 2080 kg/cm2.
PERENCANAAN :a). Kombinasi Beban.
b1). Pembebanan tetap,N = D + L = 95 ton + 25 ton = 120 ton.
b1). Pembebanan sementara,N = D + L + E = 95 ton + 25 ton + 20 ton = 135 ton.
b). Prarencana ukuran profil.b1). Pembebanan tetap.
Sumber : “TABEL PROFIL KONSTRUKSI BAJA”, Ir. Rudy Gunawan. (Angka yang berwarna merah ada bahaya lipat)
Modul kuliah “STRUKTUR BAJA 1” , Modul 4 Sesi 6, 2011 Ir. Thamrin NasutionDepartemen Teknik Sipil, FTSP. ITM.
7
Yang menentukan adalahItaksir = 8004,2 cm4 akibat pembebanan sementara.Ataksir = 148,5 cm2 akibat pembebanan tetap.
Diperoleh ukuran profil sebagai berikut,Profil WP 350.350.12.19Ix = 40300 cm4 ; Iy = 13600 cm4 ; ix = 15,2 cm ; iy = 8,94 cm.Ag = 173,90 cm2.d = 350 mm ; b = 350 mm ; tb = 12 mm ; ts = 19 mm.d’ = d – tf = 350 - 19 = 331 mm
c). Pemeriksaan terhadap bahaya lipat.- Sayap profil,
20s
t
b
204,1819
350 (memenuhi, tidak ada bahaya lipat pada sayap).
- Badan profil, Pembebanan tetap,
Ag . fy = (173,90 cm2) . (2400 kg/cm2) = 417360 kg = 417,36 ton.0,2 . Ag . fy = 0,2 . (417.360) = 83472 kg.0,2 Ag . fy < N < Ag . fy83472 kg < N = 120000 kg < 417360 kg
y.g1345
b fA
N
t
h
417360
120000.1345
12
350
29,2 < 41,3 (memenuhi, tidak ada bahaya lipat pada badan)
Pembebanan sementara,Ag . fy = (173,90 cm2) . (2400 kg/cm2) = 417360 kg = 417,36 ton.0,2 . Ag . fy = 0,2 . (417.360) = 83472 kg.0,2 Ag . fy < N < Ag . fy83472 kg < N = 135000 kg < 417360 kg
y.g1345
b fA
N
t
h
417360
135000.1345
12
350
29,2 < 40,8 (memenuhi, tidak ada bahaya lipat pada badan)
d). Pemeriksaan Terhadap Kekuatan kolom.- Terhadap sumbu Y-Y (sumbu lemah, sumbu bahan).
3,7894,8
700kyy
y
r
L < 200 (memenuhi).
Modul kuliah “STRUKTUR BAJA 1” , Modul 4 Sesi 6, 2011 Ir. Thamrin NasutionDepartemen Teknik Sipil, FTSP. ITM.
8
2100000
240.7,0.)3,78(.
14,3
1y.7,0)y(
1sy
E
f
= 0,7053
Syarat,untuk ,1830s maka 1
untuk 1,1830 s makas593,1
41,1
untuk 1s maka 2s381,2
)7053,0(593,1
41,1y
= 1,588
Kekuatan kolom pada arah sumbu lemah, sumbu Y-Y, Pembebanan tetap,
1,588
1,5/)kg/cm2400(.)cm90,173(
1,5/y.g
22
y
fAN
N = 175172,2 kg = 175,17 ton > 120 ton (memenuhi).Atau,
120000
2,175172
N
N= 1,46
Pembebanan sementara,
1,588
1,5/)kg/cm2400(.)3,1(.)cm90,173(
1,5/y.)3,1(.g
22
y
fAN
N = 227778,3 kg =227,78 ton > 120 ton (memenuhi).
135000
3,227778
N
N= 1,69
- Terhadap sumbu X-X (sumbu kuat, sumbu bahan).
1,462,15
700kxx
x
r
L < 200 (memenuhi).
2100000
240.7,0.)1,46(.
14,3
1y.7,0)x(
1sx
E
f
= 0,4148
)4148,0(593,1
41,1x
= 1,197
Kekuatan kolom pada arah sumbu lemah sumbu X-X, Pembebanan tetap,
1,197
1,5/)kg/cm2400(.)cm90,173(
1,5/y.g
22
x
fAN
Modul kuliah “STRUKTUR BAJA 1” , Modul 4 Sesi 6, 2011 Ir. Thamrin NasutionDepartemen Teknik Sipil, FTSP. ITM.
9
N = 232492,3 kg = 232,49 ton > 120 ton (memenuhi).Atau,
120000
3,232492
N
N= 1,94
Pembebanan sementara,
1,197
1,5/)kg/cm2400(.)3,1(.)cm90,173(
1,5/y.)3,1(.g
22
x
fAN
N = 302182,1 kg = 302,18 ton > 120 ton (memenuhi).Atau,
Modul kuliah “STRUKTUR BAJA 1” , Modul 4 Sesi 6, 2011 Ir. Thamrin NasutionDepartemen Teknik Sipil, FTSP. ITM.
11
CONTOH SOAL : PERENCANAAN BATANG RANGKA ATAP
Suatu batang tekan dari rangka atap menggunakan profil siku ganda dengan panjangbatang L = 3,0 meter, dimana ujung-ujungnya dianggap sendi-sendi, memikul beban terdiridari beban mati D = 30 kN, beban hidup atap L = 15 kN, dan beban angin W = 10 kN. Profilsiku ganda memakai pelat koppel dengan tebal tp = 5 mm. Tebal pelat buhul (jarak antarakedua sayap) = 10 mm. Mutu baja BJ-34. Rencanakanlah dimensi profil, dan lakukanpemeriksaan terhadap kinerja batang tekan tersebut.
PERENCANAAN :DATA - DATA :k = 1,0 (sendi-sendi)Lk = k . L =1,0 . 3000 mm = 3000 mm.Tegangan leleh (BJ-34), fy = 210 Mpa = 2100 kg/cm2.Tegangan dasar,
Modul kuliah “STRUKTUR BAJA 1” , Modul 4 Sesi 6, 2011 Ir. Thamrin NasutionDepartemen Teknik Sipil, FTSP. ITM.
13
yo = e – t/2 = 17,7 – 8/2 = 13,7 mm.xo = 0fy = 210 Mpa.k = 1 (sendi-sendi)Lk = k . L = 1 . 3000 mm = 3000 mm.
c). Pemeriksanaan terhadap bahaya lipat sayap profil.- Sayap (flens),
5,81 t
b(pers.44.e, gambar 30)
8
601 t
b= 7,5 < 8,5
(sayap profil siku tidak ada bahaya lipat).
Catatan : PPBBI 1984 tidak ada secara eksplisit menyebutkan bahaya lipat pada sayap profil siku ganda yangdipisahkan oleh pelat buhul, oleh karena itu apabila ada keraguan dengan ketetapan diatas, silahkan memakaiketentuan SNI 03-1729-2002, AISC 2005 atau AISC 2010 (ketiga2nya adalah sama), sebagai berikut :
fyt
b 200 (SNI 03-1729-2002) ; fyE
t
b/45,0 (AISC 2005) ; fyE
t
b/45,0 (AISC 2010)
d). Pemeriksaan Terhadap Kekuatan.- Terhadap sumbu X-X (sumbu bahan).
7,1660,18
3000kx
xr
Lx > 110 dan < 200 (memenuhi).
210000
)210(.)7,0(.)7,166(.
14,3
1y.7,0)(
1sx
E
fx
= 1,4043
Syarat,untuk ,1830s maka 1
untuk 1,1830 s makas593,1
41,1
untuk 1s maka 2s381,2
Maka,2sx 381,2 = 2,381 . (1,4043)2 = 4,696
Pembebanan tetap,
4,696
1,5/MPa)210(.)mm1806(
1,5/y.g 2
x
fAN = 53845,6 N
N = 53,85 kN = 5,39 ton > 4,5 ton (memenuhi).
Atau,
FK =kN45
kN85,53
N
N= 1,20 > 1 (memenuhi).
Modul kuliah “STRUKTUR BAJA 1” , Modul 4 Sesi 6, 2011 Ir. Thamrin NasutionDepartemen Teknik Sipil, FTSP. ITM.
KESIMPULANPemeriksaan terhadap Profil, 60.60.8, menghasilkan :a). Terhadap bahaya lipat sayap (flens), tidak terdapat bahaya lipat.b). Tekuk terhadap sumbu X-X.
- Pembebaban tetap, FK = 1,20 (memenuhi)- Pembebaban sementara, FK = 1,27 (memenuhi).
c). Tekuk terhadap sumbu Y-Y.- Pembebaban tetap, FK = 2,65 (memenuhi)- Pembebaban sementara, FK = 2,82 (memenuhi)
d). Pemeriksaan terhadap kestabilan profil tersusun (memenuhi)e). Pelat Koppel Minimum 70 mm x 5 mmf). Tekuk lentur torsi.
- Pembebaban tetap, FK = 2,63 (memenuhi)- Pembebaban sementara, FK = 2,79 (memenuhi)