Unit
SUB POKOK BAHASAN (UNIT) :
3.1. Teori Dasar Perencan3.2. Perencanaan Dimensi Penampang
Terhadap beban Aksial3.3. Perencanaan Dimensi Penampang Balok
Lentur3.4. Aplikasi Pada Perencanaan Jembatan Rangka Batang
ILUSTRASI
3.1.1. Detail Perencanaan
Struktur baja jembatan yang telah direncanakan, harus memiliki
data perencanaan yang jelas pada gambar kerja yang mencakup :
a. Nomor rujukan dan tanggal standar perencanaan yang digunakan
yang masih berlaku
b. Beban-beban Nominal yang ditetapkanc. Proteksi karat, jika
diperlukan
d. Taraf ketahanan kebakaran, jika diperlukan
e. Mutu Baja yang digunakan.
Sedangkan Gambar Kerja atau spesifikasi atau kedua-duanya untuk
komponen struktur atau struktur baja secara keseluruhan, harus
mencantumkan hal-hal sebagai berikut :a. Ukuran dan peruntukan
tiap-tiap komponen struktur
b. Ukuran dan kategori Baut dan Pengelasan yang digunakan pada
sambungan sambungan
c. Ukuran-ukuran komponen sambungan
d. Lokasi dan detail titik kumpul, serta sambungan dan sambungan
lewatan yang direncanakan
e. Daftar setiap kendala pada saat pelaksanaan yang diasumsikan
dalam perencanaan f. Lawanan lendut untuk setiap komponen
struktur
g. Ketentua-ketentua lainnya yang berlaku3.1.2. Sifat Baja
Sebagai Material Struktur
Baja sebagai material struktural yang digiling panas, dapat
dibedakan atas Baja karbon, baja paduan rendah berkekuatan tinggi
dan baja paduan. Syarat-syarat umum untuk baja ini diberikan dalam
ASTM (American Society for Testing and Materials)Dengan ketentuan
semua marial baja yang digunakan sebagai baja struktur harus sudah
melalui uji material dengan bukti laporan uji material baja di
pabrik yang disahkan oleh lembaga yang berwenang .
Adapun baja yang tidak teridentifikasi boleh digunakan selama
memenuhi ketentuan berikut ini :
1). Bebas dari cacat permukaan
2). Sifat fisik material dan kemudaannya untuk dilas tidak
mengurangi kekuatan dan kemampuan laak struktur.
3). Bila dites sesuai ketentuan yang berlaku, Tegangan leleh
(fy) untuk perencanaan tidak boleh diambil lebih dari 170 Mpa,
sedangkan untuk Tegangan Putus (fu) tidak boleh diambil lebih dari
300 Mpa. seperti berikut :a. Sifat Mekanis Baja :Sifat mekanis yang
harus dimiliki baja sebagai material struktur harus dapat
ditunjukan dari hasil uji tarik yang dilakukan dari beberapa batang
dengan mutu baja yang berbeda, menghasilkan grafik hubungan antara
regangan dan tegangan yang menunjukan besar tegangan leleh dan
tegangan putus yang jelas dari masing-masing mutu baja seperti
seperti gambar berikut :
Hasil dari besar tegangan leleh dan tegangan putus dari uji
tarik pada sertiap mutu baja, merupakan besar satuan tegangan yang
digunakan sebagai dasar perhitungan kekuatan elemen struktur
baja.b. Mempunyai sifat Elastisited :
Ialah apabila dalam keadaan Elastis sempurna batang baja menahan
beban tertentu, dan apabila beban ditiadakan batang baja mempunyai
kesanguppan kembali seperti semula tanpa menderita perubahan yang
mengalami merugikan.c. Mempunyai sifat kekenyalan
Ialah kesanggupan untuk menerima perubahan bentuk pembebanan
tertentu dan masih dapat kembali pada bentuk semula tanpa menderita
kerugian.d. Mempunyai sifat kemungkinan dapat ditempa :
Apabila baja melalui proses penempaan dalam keadaan merah padam
(menjadi lembek dan plastis) bentuknya dapat diubah dengan tidak
mempengaruhi sifat mekanisnya.e. Mempunyai sifat kemungkinan dapat
dilas
Batang baja harus dapat disambung satu sama lain melalui proses
pengelasan dengan hasil sambungan yang kekuatannya dengan batang
yang disambungf. Mempunyai sifat kekerasan tertentu
Ialah sanggup mengadakan perlawanan terhadap masuknya benda lain
ke dalam batang dengan batas cacat tertentu g. Tegangan Leleh dan
Tegangan Putus :
Besar tegangan Leleh ( fy ) dan tegangan putus ( fu ) yang
digunakan pada perencanaan struktur baja, tidak boleh melebihi dari
angka yang ditetapkan dalam tabel berikut :
h. Sifat-Sifat Mekanisme Lainnya
Sifat mekanisme lain dari baja struktural yang ditetapkan
sebagai dasara perencanaan adalah sebagai berikut :
Modulus Elastisitas : E = 200.000 Mpa
Modulus Geser : G = 80.000 Mpa
Modulus Poisson : ( = 0,3
Koefisien pemuaian : ( = 12.10-6 /C0 3.1.3. Material Alat
Sambung Struktur baja terdiri dari bagian-bagain struktur dan
elemen elemen batang yang dihubungkan satu bagian dengan bagian
lain memerlukan alat sambung yang kekuatannya sama dengan batang
yang disambung dan mampu mentransfer beban dari bagian satu ke
bagian yang lain.
Alat sambung yang digunakan pada struktur baja adalah :1. Baut
Biasa ,mur dan ring ; Dibuat dari baja karbon rendah yang
diidentifikasi sebagai ASTM A.307 dan merupakan jenis baut yang
paling murah, namun dengan menggunakan baut ini belum tentu
menghasilkan sambungan yang paling murah karena banyaknya jumlah
baut yang harus dibutuhkan. Pemakaian baut ini digunakan pada
sambungan yang bersifat sendi dan sering digunakan pada struktur
rangka batang dan struktur semi permanen terutama pada struktur
ringan . Baut Biasa atau sering disebut Baut Hitam yang digunakan
berdiamater antar inci sampai 4 inci harus memenuhi ketentuan yang
berlaku dan dibedakan pada Baut Hitam mutu A dan mutu B, dengan
bentuk Baut seperti gambar berikut :
2. Baut mutu tinggi (High strenght bolts); Dibuat dari baja
karbon sedang yang dicelup dan dipanasi kembali pada suhu paling
rendah 8000F. Yang didentifikasi ASTM sebagai Baut mutu tinggi Tipe
A.325 dengan kekuatan leleh sekitar 558 Mpa sampai 634 Mpa dan
A.490 dengan kekuatan leleh sekitar 793 Mpa sampai 896 Mpa dengan
diameter baut inci sampai 1 inci, sedangkan ukuran yang umum untuk
perencanaan struktur jembatan adalah 7/8 inci dan 1 inci. Baut Mutu
Tinggi digunakan pada sambungan kaku dan mampu menahan slip pada
bidang sambung, digunakan pada struktur Rangka portal, baut mutu
tinggi yang digunakan harus memenuhi ketentuan yang berlaku baik
perencaan maupun pelaksanaannya yang akan dibahas pada bab
berikutnya, baik bentuk dan kekuatan baut.
3. Las, Elektroda dan Bahan Pengisi ; Yang digunakan adalah las
yang dihasilkan dari panas busur listrik yang meleburkan bahan
pengisi yaitu berupa Elektroda dan bahan dasar yang akan disambung
sehingga menyatu sampai dingin kembali menjadi sambungan yang
kekuatannya sama dengan bahan dasar yang disambung. Elektroda yang
digunakan spesifikasinya disesuaikan dengan bahan dasar yang akan
disambung, dan ada beberapa jenis proses pengelasan yang sering
digunakan dalam pengelasan baja struktur, akan dijelaska lebih
detail pada bab berikutnya. 4. Penghubung Geser dan Ankur digunakan
sebagai penghubung batang baja dengan material lain seperti Shear
connector pada balok komposit dan lain-lain,bahan yang digunakan
sebagai penghubung geser dan ankur harus memenuhi ketentuan yang
berlaku. Dan jenis sambungan ini tidak dibahas dalam buku ajar
ini3.1.4. Jenis Profil Yang Digunakan
Struktur jembatan baja terdiri dari bagian-bagian struktur yang
tersusun dari elemen-elemen batang yang berbentuk gelagar atau
balok, batang tekan, batang tarik.Untuk keperluan batang elemen
struktur jembatan baja tersebut digunakan batang baja berbentuk
profil yang dijual dipasaran atau dipesan khusus yang disesuaikan
dengan kebutuhan kekuatan terhadap beban kerja dan stabilitas
batang. Bentuk dan jenis profil yang digunakan seperti : a. Untuk
balok lentur diguanakan I.WF Bentuk dan spesifikasi dari penampang
profil ini ditunjukkan seperti berikut :
Gambar 3.1.c. Penampang Profil IJenis profil I. WF yang lain
berfariasi pada tebal sayap (t) lebar sayap (b) serta tebal dari
badan profil (w). Sehingga profil I dibagi menjadi I.WF, I.SF,
I.MF
b. Untuk batang dengan profil ganda pada rangka batang digunakan
Profil Chanal
Bentuk dan spesifikasi dari penampang profil ini ditunjukkan
seperti berikut :
Gambar 3.1.d. Penampang Profil ChanalProfil ini merupakan profi
standar dengan spesifkasi yang standar antara tinggi,lebar
sayap,tebal sayap dan tebal badan. c. Untuk batang dengan profil
ganda maupun tunggal pada rangka batang digunakan Profil siku sama
kaki atau tidak sama kaki
Bentuk dan spesifikasi dari penampang profil ini ditunjukkan
seperti berikut :
Gambar 3.1.e. Penampang Profil Siku sama sisi & Tidak sama
sisi
3.1.5. Teori Dasar Perencanaan LRFD : Penggunaan baja sebagai
bahan sturktur diatur dalam peraturan perencanaan struktur baja.
Tujuan daripada peraturan tersebut ialah agar didapatkan suatu
bangunan yang memenuhi criteria yang ditetapkan. Untuk mendapatkan
suatau bangunan yang memenuhi criteria yang ditetapkan, maka
seorang perencana harus mengetahui sifat-sifat bahan, mengetahui
metode analisis baik analisa kekuatan bahan maupun analisa
strukturnya akibat beban kerja . Dari analisis sifat tegangan dan
regangan pada suatu komponen struktur baja yang diberikan
pembebanan, maka apabila tegangan yang terjadi mencapai tegangan
lelh maka akan terjadi perpanjangan yang besar, meskipun
perpanjangan ini belum menimbulkan putusnya komponen struktur,
tetapi dalam praktek perpanjangan ini akan mempengaruhi
bagian-bagian konstruksi yang lainnya. Oleh karena itu perlu dijaga
agar tegangan yang terjadi tidak melebihi tegangan leleh, maka
dalam perencanaan dengan konsep keamanan diambil batasan besar
tegangan ijin yang diambil sebesar tegangan leleh dibagi dengan
angka keamanan (fa = Fy / SF) Penggunaan angka keamanan ini adalah
adanya ketidak pastian dari pada pengambilan besaran baik beban
yang bekerja, sifat beban yang tidak seragam, ketidak tepatan dalam
pelaksanaan maupun perilaku dari penggunan bangunan, yang semuanya
merupakan variable acak yang tidak menentu.
Sejak dikembangkannya teori probabilitas, penggunaannya dalam
bidang struktur semakin luas, salah satunya adalah keandalan
struktur. Dimana kegagalan Struktur bukan suatu peristiwa yang
dapat dihindari, melainkan hanya diperkecil kemungkinan terjadinya.
Dengan menggunakan teori Probabilitas dinyatakan bahwa: Kekuatan
Struktur dan tingkat risikonya dinyatakan dengan kemungkinan
runtuh
Kemungkinan runtuh dihitung dengan integrasi fungsi-fungsi
distribusi besaran yang terlibat Seperti angka reduksi kekuatan dan
angka factor pembebanan. Olehb karena itu penggunaan angak keamanan
tunggal seperti yang dijelaskan di atas kurang tepat dan diharapkan
adanya penggunaan nilai factor pembebanan yang berbeda untuk setiap
jenis pembebanan serta angka reduksi kekuatan yang tidak sama untuk
setiap bagian elemen struktur. Maka Secara umum semua perencanaan
yang didasarkan pada teori LRFD ( Load Resistance Factor Design).
Struktur dinyatakan kuat bila dipenuhi persyaratan :
Beban kerja terfaktor yang bekerja harus lebih kecil dengan
Kekuatan Nominal tereduksi Yaitu : ( Ni .Ri ( Nn. )
..........................................................
(1.3.1)Nilai Faktor Beban diambil dari nilai yang disyaratkan dalam
Buku SNI T-02-2003 bagian 2 (Dengan Kombinasi Pembeban yang
Maksimum). Besar nilia Factor reduksi kekuatan ( Ksr ) diambil
nilai yang ada dalam SNI. T-03-2003 sebagai berikut :Situasi
RencanaArtikel NoFaktor Reduksi Kekuatan ( )
Unsur Yang Memikul Lentur
Pendukung lateral penuh
Segmen tanpa pendukung lateral penuh
Badan dalam geser
Badan dalam tumpuan
PengakuUnsur Yang Tekanan Aksial
Kapasitas potongan
Kapasitas unsurUnsur Yang Tarik Aksial
Unsur Yang memikul aksi Kombinasi
Kapasitas potongan
Kapasitas unsurPenghubung Geser
Komponen hubungan selain dari baut,las,pen atau penghubung
geser
Hubungan Baut
Baut dalam geser
Baut Dalam tarik
Baut yang memikul komb Tarik-geser
Pelat lapis dalam tumpuan
Kelompok baut
Sambungan dengan Baut Pratekan
Hubungan Pen
Pen dalam geser
Pen dalam tumpuan
Pen dalam lenturan
Pelat lapis dalam tumpuan
Hubungan Las
Las tumpul penetrasi penuh
Las sudut dan las tumpul Penetrasi sebagian
Las tumpul atau pengisi sela
Kelompok las0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
1,0
0,90
0,700,70
07,0
07,0
0,70
0,70
0,70
07,0
07,0
0,800,90
0,80
0,80
0,80
TABEL. 3.1.b (Daftar besaran Faktor Reduksi Kekuatan) 3.1.6.
Rangkuman 1. Sifat Baja Sebagai Material Struktur dapat dibedakan
atas Baja karbon, baja paduan rendah berkekuatan tinggi dan baja
paduan. Syarat umum yang diberikan dalam ASTM (American Society for
Testing and Materials) seperti :a. Sifat mekanis ; harus dapat
ditunjukan dari hasil uji tarik dari beberapa mutu baja yang
berbeda, menghasilkan besar tegangan leleh dan tegangan putusb.
Mempunyai sifat Elastisited ; dalam keadaan Elastis sempurna batang
baja menahan beban tertentu, apabila beban ditiadakan baja
mempunyai kesanguppan kembali seperti semula tanpa perubahan yang
mengalami merugikan.c. Mempunyai sifat kekenyalan ; kesanggupan
untuk menerima perubahan bentuk pembebanan tertentu dan masih dapat
kembali pada bentuk semula tanpa menderita kerugian.d. Mempunyai
sifat kemungkinan dapat ditempa : dalam keadaan merah padam
(menjadi lembek dan plastis) bentuknya dapat diubah dengan tidak
mempengaruhi sifat mekanisnyae. Mempunyai sifat kemungkinan dapat
dilas Batang baja harus dapat disambung satu sama lain melalui
proses pengelasan dengan hasil sambungan yang kekuatannya dengan
batang yang disambungf. Mempunyai sifat kekerasan tertentu ; Ialah
sanggup mengadakan perlawanan terhadap masuknya benda lain ke dalam
batang dengan batas cacat tertentu
2. Alat sambung yang digunakan dalam strutur baja adalah :a.
Baut Hitam atau Baut Biasa ; untuk struktur ringan dsn sementara,
sifat sambungan tidak kaku.
b. Baut Mutu Tinggi ; untuk struktur permanen dengan beban
relatif besar, sifat sambungan kaku
c, Las Listrik dengan bahan isian Elektroda ; digunakan las
dengan panas busur listrik yang meleburkan bahan pengisi berupa
Elektroda dan bahan dasar yang akan disambung kekuatannya sama
dengan bahan dasar yang disambung. Elektroda yang digunakan
spesifikasinya disesuaikan dengan bahan dasar yang akan
disambung,3. Jenis Profil Yang Digunakan
Untuk keperluan batang elemen struktur jembatan baja tersebut
digunakan batang baja berbentuk profil yang dijual dipasaran atau
dipesan khusus yang disesuaikan dengan kebutuhan kekuatan terhadap
beban kerja dan stabilitas batang. Bentuk dan jenis profil yang
digunakan seperti :
a. Untuk balok lentur diguanakan I.WF
Bentuk dan spesifikasi dari penampang profil ini ditunjukkan
seperti berikut :
Jenis profil I. WF yang lain berfariasi pada tebal sayap (t)
lebar sayap (b) serta tebal dari badan profil (w). Sehingga profil
I dibagi menjadi I.WF, I.SF, I.MF
b. Untuk batang dengan profil ganda pada rangka batang digunakan
Profil Chanal
Bentuk dan spesifikasi dari penampang profil ini ditunjukkan
seperti berikut :
Profil ini merupakan profi standar dengan spesifkasi yang
standar antara tinggi,lebar sayap,tebal sayap dan tebal badan.
c. Untuk batang dengan profil ganda maupun tunggal pada rangka
batang digunakan Profil siku sama kaki atau tidak sama kaki
Bentuk dan spesifikasi dari penampang profil ini ditunjukkan
seperti berikut :
4. Teori Dasar Perencanaan Dengan Metoda LRFD
Secara umum semua perencanaan yang didasarkan pada teori
LRFD
( Load Resistance Factor Design). Struktur dinyatakan kuat bila
dipenuhi persyaratan :
Beban kerja terfaktor yang bekerja harus lebih kecil dengan
Kekuatan Nominal tereduksi Yaitu : ( Nu .R ( Nn.Ksr ) Nilai Faktor
Beban diambil dari nilai yang disyaratkan dalam Buku SNI T02-2003
bagian 2 (Dengan Kombinasi Pembeban yang Maksimum). Besar nilia
Factor reduksi kekuatan ( Ksr )
Besar Teganagn (f)
Baja Mutu A
Baja Mutu B
Baja Mutu C
fy
E
Besar Regangan (( )
13
410
550
Bj 55
16
290
500
Bj 50
18
250
410
Bj 41
20
240
370
Bj 37
22
210
340
Bj 34
Peregangan minimal (%)
Tegangan Leleh minimal fy (Mpa)
Tegangan Putus minimal fu (Mpa)
Jenis Baja
GAMBAR . 3.1.a (Grafik Hubungan Tegangan Regangan Baja)
UNIT. 6
3. 1. Teori Dasar Perencanaan
BAB
1
DASAR PERENCANAAN
ELEMEN STRUKTUR BAJA
TABEL 3.1.a (Jenis Baja dan Besar Tegangan Leleh - Putus )
GAMBAR. 3.1.b, (Bentuk Baut BIasa)
b
H
w
t
Dimensi profil dalam tabel profil ditunjukan dengan Kode :
I.WF. (H.b. t w.)
Misal :
I.WF. 400.200.19.9
Untuk Besaran Ix, Iy dsb dapat dilihat dalam tabel Profil
baja
t
w
H
b
Dimensi profil dalam tabel profil ditunjukan dengan Kode :
[ . NP. H
Misal :
[ . NP. 40 (untuk nilai b,w dan t) tidak ditunjukkan
Untuk Besaran Ix, Iy dsb dapat dilihat dalam tabel Profil
baja
Dimensi profil dalam tabel profil ditunjukan dengan Kode :
L . b.b.t dan L. b . b. t
Misal :
L. 100.100.10 dan L. 100.40. 12
Dimensi profil dalam tabel profil ditunjukan dengan Kode :
I.WF. (H.b. t w.)
Misal :
I.WF. 400.200.19.9
Untuk Besaran Ix, Iy dsb dapat dilihat dalam tabel Profil
baja
b
H
w
t
b
Dimensi profil dalam tabel profil ditunjukan dengan Kode :
[ . NP. H
Misal :
[ . NP. 40 (untuk nilai b,w dan t) tidak ditunjukkan
Untuk Besaran Ix, Iy dsb dapat dilihat dalam tabel Profil
baja
w
H
t
Dimensi profil dalam tabel profil ditunjukan dengan Kode :
L . b.b.t dan L. b . b. t
Misal :
L. 100.100.10 dan L. 100.40. 12
Struktur Baja Jembatan 3- 12Moeljono