Tubes Struktur Baja 2 [PDF]

Citation preview

Struktur Baja II BAB I PRINSIP – PRINSIP UMUM 1.1



Pendahuluan Kata analisis dan desain struktur selalu digunakan dalam setiap perencanaan, karena dalam setiap perencanaan struktur bangunan selalu melalui proses analisis dan proses desain struktur. Analisa struktur adalah proses untuk mengetaui gaya dalam pada model struktur yang dikenai gaya luar tertentu (bisa berupa beban tetap/sementara, dsb). Semua gaya luar yang bekerja pada struktur dimodelkan dan dianalisis untuk mengetahui gaya dalam yang berupa momen,gaya lintang, dan gaya normal. Sedangkan desain struktur adalah proses yang dilakukan sebagai tindak lanjut dari proses analisis struktur. Gaya dalam yang ada harus mampu ditahan oleh elemen struktur yang direncanakan. Proses desain ini sangat dipengaruhi oleh jenis dan kualitas material serta dimensi/penampang material. Semakin besar gaya dalam yang timbul, pada umumnya membutuhkan kualitas material yang lebih baik dan dimensi penampang yang lebih besar. Dengan kata lain kualitas dan dimensi material berbanding lurus dengan gaya dalam yang timbul. Sehingga pokok persoalan dari



sebuah analisis dan desain struktur adalah



besarnya gaya luar yang bekerja pada model stuktur. Sementara gaya luar yang bekerja pada model struktur tergantung dari model yang direncanakan, maka dapat dikatakan permodelan struktur adalah bagian terpenting dari proses analisis dan desain struktur. Dalam perhitungan tugas ini, salah satu metode analisis yang digunakan adalah menggunakan perangkat lunak/software SAP 2000 (Structural Analysis Program). Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam perhitungan menggunakan SAP 2000. Yang pertama, mengenai satuan yang digunakan. Satuan ini meliputi satuan panjang(m,mm,cm,ft,inchi), satuan berat (kg,ton,kN,Kip,lb), serta satuan suhu. Kedua , jenis beban yang bekerja pada struktur bisa meliputi dead, super dead, live, reduce live, wind, quake, snow, wave, atau moving load. Ketiga ,jenis material yang digunakan dalam hal ini adalah baja. Selain itu, analisis yang digunakan harus sesuai dengan model perencanaan awal, yaitu rangka, portal atau balok.



Arif Mujiyono 30201303422 1



Struktur Baja II 1.2 Merencanakan Profil Balok dan Kolom Design Steel dengan cara coba coba menggunakan progam SAP 2000 versi 14 sampai ditemukan profil yang aman untuk konstruksi tersebut. Berikut ini adalah langkah-langkah yang dilakukan dalam input pembebanan berupa beban titik/terpusat dan beban merata pada kolom dan balok : Memasukkan Pembebanan Terpusat : 



Klik/Pilih joint yang akan diberi beban terpusat – Klik Menu Assign – Joint Loads - Forces







Klik tanda (+) pada Load Pattern Name untuk menambahkan beban Lateral atau beban selain beban Mati (Dead)



Arif Mujiyono 30201303422 2



Struktur Baja II







Pilih jenis Load Pattern Name yang akan digunakan dan memasukkan besar beban sesuai dengan arah gaya beban - OK







Tampilan Hasil Input Beban Terpusat (beban Lateral) pada arah gaya beban X dan Y



Arif Mujiyono 30201303422 3



Struktur Baja II



Memasukkan Pembebanan Merata : 



Klik/Pilih Balok yang akan diberi beban merata – Klik Menu Assign – Force Loads - Distributed



Arif Mujiyono 30201303422 4



Struktur Baja II 



Pilih jenis pembebanan yang akan digunakan di Load Pattern Name – memasukkan besar beban merata pada Uniform Load (perhatikan unit yang akan digunakan)



 Percobaan Pemilihan Profil, menggunakan Baja 37 Profil IWF 100 x 50 (dimensi Balok) dan IWF 125 x 125 (dimensi Kolom)



Arif Mujiyono 30201303422 5



Struktur Baja II



Bila ditunjukkan dalam bentuk table, maka hasil analisanya adalah sebagai berikut : Warna Biru (0.00 -0.49) Hijau (0.50 – 0.69) Kuning (0.70 – 0.89) Orange (0.90 – 0.99) Merah (≥1.00) Keterangan



No. kolom



No. balok



-



-



-



-



-



-



-



-



-



-



-



-



1,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12, 13,14,15,16,17,18.



19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31, 33,34,35, 36,37,38,39,40,41,42



39



Jumlah



Tidak Aman (didapatkan portal semua berwarna Merah)



 Percobaan Pemilihan Profil, menggunakan Baja 37 Profil IWF 200 x 200 (dimensi Balok) dan IWF 350 x 350 (dimensi Kolom)



Arif Mujiyono 30201303422 6



Struktur Baja II



Bila ditunjukkan dalam bentuk table, maka hasil analisanya adalah sebagai berikut : Warna Biru (0.00 – 0.49) Hijau (0.50 – 0.69) Kuning (0.70 – 0.89) Orange (0.90 – 0.99) Merah (≥1.00) Keterangan



No. kolom



No. balok



Jumlah



1,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12, 13,14,15,16,17,18.



19,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31, 33,34,35,36,37,38,39,40,41,42



39



-



-



-



-



-



-



-



-



-



-



-



-



Aman, tidak Ekonomis (didapatkan portal semua berwarna Biru)



 Percobaan Pemilihan Profil, menggunakan Profil baja 37 IWF 125 x 125 (dimensi Balok) dan IWF 200 x 200 (dimensi Kolom)



Arif Mujiyono 30201303422 7



Struktur Baja II



Bila ditunjukkan dalam bentuk table, maka hasil analisanya adalah sebagai berikut : Warna Biru (0.00 – 0.49) Hijau (0.50 – 0.69) Kuning (0.70 – 0.89) Orange (0.90 – 0.99) Merah (≥1.00) Keterangan



No. kolom



No. balok



Jumlah



18



-



1



6,8,12,14.



19,21,23,24,25,26,27,28,29,30.31,36, 38,40,42,



19



3,5,7,10,11,13,15,16.



22,33,35,37,39,41.



9



1,9.



34



3



-



-



-



Aman, Ekonomis (didapatkan portal dominan berwarna Hijau dan Kuning)



BAB II ANALISIS PEMILIHAN PENAMPANG BALOK DAN KOLOM BAJA



Arif Mujiyono 30201303422 8



Struktur Baja II Suatu struktur/ konstruksi baja terdiri dari elemen kolom dan balok. Dimana tiap elemen memiliki kapasitas pikul beban yang tergantung pada panjang bentang serta beban yang dikenakan pada elemen tersebut. Semakin panjang suatu elemen tekan, apabila beban yang bekerja relatif kecil, elemen tersebut masih dapat mempertahankan bentuk linearnya (kondisi awal). Tapi bila beban ditambah hingga taraf tertentu, elemen tersebut sudah tidak stabil. Hal inilah yang disebut dengan fenomena tekuk (buckling). Tekuk merupakan suatu ragam kegagalan yang diakibatkan oleh ketidakstabilan suatu elemen struktur yang dipengaruhi oleh aksi beban. Fenomena tekuk ini tergolong pada tekuk lateral (lateral buckling). Sedangkan fenomena tekuk yang hanya terjadi pada badan (web) atau sayap (flanges) saja disebut tekuk local (local buckling). Fenomena tekuk sangat berkaitan dengan kekakuan elemen struktur. Suatu elemen struktur yang mempunyai kekakuan yang relatif kecil, lebih mudah mengalami tekuk disbanding elemen struktur yang kekakuannya besar. Atau dengan kata lain dapat dituliskan semakin panjang suatu elemen struktur, kekakuannya semakin kecil, sehingga kemungkinan terjadinya masalah tekuk masih dimungkinkan. 2.1 Hubungan Antara Penampang Baja Dengan Rasio Tegangan Dari struktur portal baja yang ada, maka setelah dilakukan pemilihan penampang melalui metode trial and error yang didapatkan hasil sebagai berikut : 2.1.1



Penggunaan profil IWF 125 x 125 pada Balok dan IWF 200 x 200 pada Kolom dengan mutu BJ 37 Keterangan material profil IWF :  



Tinggi kolom : 4 m Panjang balok : 4 m







BJ 37 → fy = 240 Mpa



Gambar penampang balok dan kolom IWF 125 x 125 : H = 125 mm B = 125 mm



A = 30,31 cm2 w = 23,79 kg/m



Arif Mujiyono 30201303422 9



Struktur Baja II Ix = 847 cm4



t1 = 9 mm



Iy = 293 cm4



t2 = 6,5 mm r



= 10 mm



IWF 200 x 200 : H = 200 mm B = 200 mm t1 = 8 mm



A = 63,53 cm2 w = 49,87 kg/m Ix = 4720 cm4



t2 = 12 mm



Iy = 1600 cm4



r = 13 mm a. Lokal Buckling BJ 37 → Fy = 240 Mpa = 2400 kg/cm2 Fu = 370 Mpa = 3700 kg/cm2 Modulus Elastisitas (E) = 200000 MPa = 2.000.000 Batas langsing – tak langsing : Profil IWF 125 x 125 : ( B−t 1 ) b= - Lebar efektif 2 =



(125−9) 2



√



b E ≤ 0.56 t2 fy



= 58 mm







√



58 2.10 6 ≤ 0.56 6,5 2400



8,92 ≤ 16,1658...…………… (Tidak Langsing) -



H−(2× t 2 ) ) h=¿



Tinggi efektif



= (125 – (2 x 6,5) = 112 mm



√



h E ≤ 1.49 tw fy







√



112 2.106 ≤1.49 6,5 2400



17,23 ≤ 43,0125……………… (Tidak Langsing)



Profil IWF 200 x 200 :



Arif Mujiyono 30201303422 10



Struktur Baja II



-



Lebar efektif



b=



( B−t 1 ) 2 (200−8) 2



=



√



b E ≤ 0.56 t2 fy 8,0



-



Tinggi efektif



≤



= 96 mm







√



96 2. 106 ≤ 0.56 12 2400



16,1658……………. (Tidak Langsing)



H−(2× t 2 ) ) h=¿ = (200 – (2*12)) = 176 mm



√



h E ≤ 1.49 tw fy 22 ≤



§







√



176 2.106 ≤1.49 8 2400



43,0125………………. (Tidak Langsing)



Perhitungan tersebut diatas menunjukan bahwa profil yang digunakan merupakan profil yang kompak, sehingga tidak terjadi masalah local buckling. Maka kolom IWF 200 x 200 dan balok IWF 125 x 125 pada profil baja tersebut bisa digunakan pada konstruksi bentang 4 meter.



Arif Mujiyono 30201303422 11



Struktur Baja II b. Lateral Buckling Profil IWF 125 x 125 untuk Balok H = 125 mm



A = 30,31 cm2



B = 125 mm



w = 23,79 kg/m



t1 = 9 mm



Ix = 847 cm4



t2 = 6,5 mm



Iy = 293 cm4



r



= 10 mm



Ketentuan : (diasumsikan ujung batang jepit) -



nilai ke panjang bentang (L) panjang efektif (Le)



= 0.65 = 4 m = 400 cm = ke × L = 0.65 × 400 = 260 cm = 2600 mm



-



Radius Girasi (r)  Terhadap sumbu x rx =



√



Ix A







√



847 23,79



= 5,97 cm



√



293 23,79



= 3,51 cm



 Terhadap sumbu y ry =



√



Iy A







rx > ry; karena Ix > Iy, maka tekuk akan terjadi pada sumbu y



Gambar Sket Tekuk pada Profil Baja



-



Kelangsingan Kritis Arif Mujiyono 30201303422 12



Struktur Baja II λc=



=



√



ke . L 1 Fy × × r π E



√



260 1 2400 × × 10 π 2.106



= 0,287



Syarat koefisien tekuk (ω) λc≤0.25 0.25 Iy, maka tekuk akan terjadi pada sumbu y



Gambar Sket Tekuk pada Profil Baja -



Kelangsingan Kritis λc=



=



√



ke . L 1 Fy × × r π E



√



260 1 2400 × × 13 π 2.106



= 0,22



Syarat koefisien tekuk (ω) λc≤0.25 0.25 ry; karena Ix > Iy, maka tekuk akan terjadi pada sumbu y



Gambar Sket Tekuk pada Profil Baja



Arif Mujiyono 30201303422 48



Struktur Baja II -



Kelangsingan Kritis λc=



=



√



ke . L 1 Fy × × r π E



√



260 1 2400 × × 11 π 2.106



= 0,26



Syarat koefisien tekuk (ω) λc≤0.25 0.25