Struktur Baja 1-3

8/11/2019 Struktur Baja 1-3

1/10

2ELEMEN TEKAN

(COMPRESSION MEMBERS)

1. Elemen Tekan

Elemen-elemen struktur batang (bar) mandiri atau anggota dari suatu rangka batang

(truss) yang mengalami tegangan yang dominan tekan. Pendekatan yang dipakai untuk

menganalisis batang atau kolom dominan tekan adalah dengan menganggap elemen tekan

tersebut dalam kondisi ideal yaitu eleman hanya menerima gaya tekan (tekan murni)

tanpa efek dari lentur sama sekali. Elemen yang dominan tekan dapat ditemui pada

batang-batang yang menyususn suatu struktur rangka batang (truss) atau bsistem resing

pada struktur portal. Sedangkan elemen yang menerima gaya tekan sekaligus momen

yang cukup siginifikan dapat dijumpai pada kolom yang banyak ditemui pada struktur

portal, jembatan dan bangunan sipil lainnya.

2. Stabilitas dan Tekuk (Stability & Buckling)

Yang membedakan kegagalan akibat gaya tarik dan gaya tekan pada elemen struktur

batang atau kolom adalah fenomena tekuk yang berhubungan dengan stabilitas suatu

elemen struktur atau struktur secara keseluruhan, bahkan suatu bagian dari suatu elemen

struktur.

ibandingkan material beton, baja mempunyai elastsitas sekitar sepuluh kali lebih besar

sehingga penampang profil baja hasil disain menjadi jauh lebih langsing. Efek

kelangsingan ini yang akan mengakibatkan struktur tidak stabil karena akan mengalami

tekuk secara tiba-tiba pada suatu beban tertentu yang disebut beban tekuk. !ntuk struktur

langsing, umumnya tekuk terjadi sebelum mencapai kapasitas lelehnya. Semakinlangsing suatu elemen struktur akan semakin kecil beban yang dibutuhkan untuk

membuatnya tekuk dan semakin jauh diba"h kapasitas lelehnya. Sebaliknya semakin

kekar (stocky) elemen semakin besar beban tekuknya atau semakin dekat dengan

kapasitas lelehnya. Elemen struktur yang kekar sekali kemungkinan tidak mengalami

tekuk sebelum kapsitas lelehnya tercapai.

Struktur Baja 1

#


2/10

Pada kasus ideal yaitu batang tekan murni, persamaan tekuk justru diperoleh dari

persamaan differnsial kasus balok karena pada saat tekuk otomatis bekerja momen.

Persamaan differnsial balok $ernoulli-Euler adalah

EI

M

dx

yd=%

%

&.

%

%

=+

EI

yP

dx

yd CR

Solusi umum dari persamaan di atas adalah

)sin(.)cos(. cxBcxAy +=

imana nilai c harus memenuhi

EI

Pc Cr=

AdanBadalah konstanta yang dapat diperoleh dengan mengaplikasikan syarat-syarat

batas (boundary condition).

Pada ' &, y & )sin(.)cos(.& cxBcxA += A &

Pada ' , y & )sin(.& cxB= & B.sin (cL)

Bmempunyai nilai bila sin (cL) & dimana cL &, , %, *,..........n atau

n &, #, %, *, .........

cL EIPCr .(L) n. %%% )( nL

EIPcr =

%

%%

L

EInPcr

=

+ariasi nilai nberhubungan mode-modetekuk

Struktur Baja 1

%

PR 1 : Gambarkan modemode tekuk! ("ari di internet )


3/10

#! Pan$an% E&ekti&

Persamaan Euler maupun modulus tangen berdasarkan sejumlah asumsi berikut

#. olom lurus sempurna (perfecty strai!"t) tanpa cacat a"al (crookedness)

%. $eban adalah beban aksial tanpa eksentrisitas

*. olom batang mempunyai sambungan atau perletakan sendi pada ujung-ujungnya

ondisi-kondisi diatas berarti tidak ada momen yang bekerja sebelum tekuk. Pada

kenyataannya momen dapat terjadi akibat ketidaksempurnaan elemen, baik dari geometri

maupun materialnya. $egitu juga halnya dengan ujung-ujung sendi, tidak mungkin

sepenuhnya terjadi karena tidak ada sambungan atau perletakan sendi tanpa friksi.

$erhubungan dengan kondisi ujung-ujung elemen (sambungan atau perletakan) perlu

dikembangkan suatu faktor kondisi ujung yang direferensikan ke kondisi yang menjadi

asumsi Persamaan Euler. Sebagai contoh, kolom batang dengan ujung sendi dan ujung

jepit. Solusi umum dari persamaan differensial # /Pcr.xEI & adalah

)sin(.)cos(. cxBcxAy +=

engan mengaplikasi syarat batas, diperoleh

( )%

%

%-.0&.&)-(

&1.%

rL

EA

rL

EAP

cr

==

$ila dibandingkan dengan kondisi ujung sendi-sendi dari Persamaan Euler, maka kondisi

ujung sendi-jepit hanya mempunyai panjang efektif (panjang bebas) sebesar &,0&. !ntuk

kondisi jepitan apapun, Persamaan Euler dimodifikasi dengan mengintrodusir factor

panjang efektif, sehingga

( )%

%

- r$L

EAPcr

=

2. Persyaratan 34S5 (34S5Re%uirements)

Struktur Baja 1

*

PR 2 : 'en%an men%alikasi sarat batas* dierole+

( )%

%

% -.0&.&)-(

&1.%

rL

EA

rL

EAP

cr

==

,uktikan ("ari di literatur atau internet )


4/10

BasicRe%uirementdari 34S5 untuk elemen-elemen tekan (compressionmember). Secara

umum hubungan antara beban dan kekuatan adalah

Pu 6umlah gaya yang sudah terfaktor

Pn ekuatan nominal tekan 3g.7cr

7cr 8egangan kritis tekuk

9c 7aktor resisten untuk elemen-elemen tekan &.:1

Parameter kelangsingan (senderness) yang merupakan fungsi dari r dirumuskan

sebagai berikut ;

............................................................................. (Persamaan 34S5 E%-2)

Persamaan diatas memaukkan properti material

E

yang tidak berdimensi. !ntuk

kolom elastis

$ila efek initiacrookednessdiperhitungkan 7crmenjadi

!ntuk kolom inelastis yang juga memasukkan initiacrookednessdigunakan formulasi

-! Stabilitas Lokal

4nstabilitas terjadi pada elemen-elemen struktur langsing seperti batang-batang baja pada

struktur rangka batang atau kolom-kolom baja pada struktur portal. Pada elemen-elemenyang tidak terlalu ringkih intabilitas berupa tekuk terjadi dengan mode-mode global yang

artinya deformasi struktur melibatkan semua bagian struktu dan bersifat kontinu

sepanjang elemen.

adang-kadang profil (bentuk penampang buatan pabrik) dari suatu elemn struktur

mempunyai dimnasi-dimensi yang begitu tipis sehingga elemen menjadi terlalu ringkih.

Struktur Baja 1

2


5/10

ondisi di atas akan mengakibatkan tekuk lokal (oca buckin!) yang terjadi setempat

sehingga asumsi bah"a struktur akan berdeformasi secara kompak tidak terjadi. 8ekuk

lokal menurunkan kapasitas elemen karena tidak dapat mengerahkan semua bagian

elemen struktur untuk berdeformasi secara kompak.

Profil 4 dan < dengan ketebalan sayap atau badan yang tipis rentan terhadap fenomena

tekuk lokal. !kuran kerentanan terhadap tekuk lokal dietntukan oleh rasio dari lebar plat

sayap atau tinggi plat badan terhadap ketebalannya, dinotasikan sebagai . 34S5 $1

memberikan batasan pada fenomena tekuk lokal dan mengklasifikasikan potongan

penampang profil-profil sebagai compact, noncompactdansender. $atas atas rasio rasio

dari lebar plat sayap atau tinggi plat badan terhadap ketebalannya menurut 34S5 ;

f

f

f

f

t

b

t

bb

.%

%-

%

===

#

r&

=1=

$atas atas rasio rasio dari lebar plat sayap atau tinggi plat badan terhadap ketebalannya

menurut 34S5 ;

't

"=

#r &

%1*=

Semua dalam satuan 34S5 ;

Struktur ,a$a 1Semester Gena* TA 2.112.12

Struktur Baja 1

1

PR # : Temukan satuansatuan A/S0 dan konersikan ke satuan international

(metri") ("ari di literatur atau internet )


6/10

Asistensi ke : # (ti%a)

Materi : Struktur Ran%ka ,atan% ,a$a (Truss)

Asisten : M! Tau&an ardana* ST

3ari4Tan%%al : 21 Maret 2.12

0onto+ ProekPeren"anaan :

Pemba+asan :

Struktur Baja 1

>

?odel satu sisi dari suatu struktur jembatan

dengan beban luar (P#dan P%) yang dimo-

delkan bekerja pada simpul-simpul seperti

yang ditunjukkan oleh @ambar #.

$eban luar masing-masing adalah

P# P% %&&&& kgf.

akukanPreiminary (esi!nA

Properti material baja

7Y %2&& kgfcm%. 7! 2&&& kgfcm Gambar 1. ?odel Struktur 6embatan

2.&& m

>.&& m >.&& m>.&& m

@unakan faktor beban dari 34S5

6ika hanya beban mati yang bekerja maka faktor bebannya #.2 ;

P #.2.

6ika beban yang bekerja terdiri dari beban mati dan beban luarmaka faktor bebannya

berturut-turut #,% dan #,>

P #.%. / #.>.

PR - :

-! 1! Temukan kombinasi embebaban lainna den%an konse L5R'

6!2! Temukan konse LR5' di literatur dan rin%kas dalam suaru tulisan

6!#! Temukan konse S' di literatur dan rin%kas dalam suaru tulisan

("ari di literatur atau internet )


7/10

Perhitungan dia"ali dengan analsis struktur untuk mendapatkan gaya-gaya batang,

kemudian dilanjykan dengan pemilihan profil dan baut serta pemeriksaan kekuatan.

Gaa%aa batan%

ari hasil perhitungan sebelumnya diperoleh gaya-gaya batang sebagai berikut

$atang 8arik

,atan%

Gaa ,atan% (skala #&&&& kgf)

S1 S2 S# S1. S11

@aya #.1& *.&& #.1& *.&& *.&&

$atang 8ekan

,atan%

Gaa ,atan% (skala #&&&& kgf)

S2 S1 S> S0 S: S=

@aya -%.1& -%.1& & & -%.1& -%.1&

@aya batang tarik terbesar pada batang S% *&&&& kgf

@aya batang tekan terbesar pada batang S1 %1&&& kgf

Pemili+an Pro&il

Struktur Baja 1

0

S1 S

2 S

#

S- S

6

S7

S8 S9

S S

1.

A ,0 '

E 5 G

S6; 26... k%&

S1(


8/10

igunakan profil produksi P8 rakatau Bajatama

esignation imension(mm) Sectional

3rea

(cm%)

Beight

(gm)Cominal 5ode < $ t# t% r

#&& ' #&& ' > %>.0

Pemili+an ,aut

@unakan baut 1: in (pemilihan dimensi profil maupun baut merupakan cara coba-coba).

(lubang baut/ #: in

1: in / #: in

>: in #.=&1 cm

Alubang %%0.(&.=1%1)%

%.:1#2 cm%

,erat Sendiri Struktur

$erat sendiri batang-batang struktur dimodelkan dengan diakumulasikan pada simpul-

simpul ba"ah (5 dan ) agar sesuai dengan model pembebaban luar sebelumnya. $atang

yang terakumulasi pada simpul 5,adalah batang S#, S%, S1, S>, S##

L# panjang batang S#atau S% &.1 ' > *m

L% panjang batang S1atau S> 1m

Struktur Baja 1

:

Gambar -. ?odel Pembebanan akibat berat sendiri

2.&& m

*.&& m >.&& m*.&& m

S#

S%

S1

S>

S##


9/10

L* panjang batang S## >m

L panjang batang akumulasi S#/ S%/S1/S>/S## %%m

$erat rangka yang dimodelkan, diakumulasikan pada simpul 5 adalah

$eban akibat berat sendiri pada titik 5) . .L. 3g 0.:1.(%%&&).(%#.1=).

*0%:1=.* *0%,:1= kg 2&& kgf

,atan% Tekan

engan memanfaatkan hasil perhitungan sebelumnya dengan model pembebaban yang

sama maka gaya-gaya batang akibat berat sendiri dapat dihitung sebagai berikut

$atang S1 2&& kgf ' %.1 #&&&& kgf

8otal gaya batang tekan S##setelah memasukkan faktor beban P #.% / #.>

P) #.%(>&&) / #.>.(%1&&&)

P) 0%& / 2&&&&

P) 2&0%& kgf

Pemeriksaan kaasitas berdasar disain kekuatan

Pemeriksaan Profil

#

r&

=1= #1.:

>.%

#&&

.%==

f

f

t

b F #1.: (Gk A)

#

r&

%1*= 2%.%

>

#&&==

't

" F 2%.%. (G A)

apasitas kekuatan batang terhadap kemungkinan tekuk (buckin!)

6ari-jari @irasi ;

A

Ir min= %,2= cm 0.&&1 cm H #.1

Struktur Baja 1

=


10/10

2%::= kgf

)2%::=(.:1.&. =n

P = *>21> kgf F (P) 2&0%& kgf) tidak G

5oba profil lainnya

Struktur Baja 1

#&

PR 6 :

6!1! "oba ro&il lainna sedemikian se+in%%a memenu+i ersaratan

6!-! lan$utkan untuk batan%batan% tekan lainna

6!6!Temukan konse S' di literatur dan rin%kas dalam suaru tulisan

("ari di literatur atau internet )

PR dikumul ada ertemuan asistensi selan$utna

Persaratan

1! ditulis tan%an dan dilaran% coy ! ast"!

2! diker$akan se"ara mandiri

#! enelesaian PR men$adi sarat men%ikuti u$ian ke1

Struktur Baja 1-3

Documents

Transcript of Struktur Baja 1-3