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