< Previous 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 303 pengaku sistem lantai rangka batang atau untuk penumpu antara sistem dinding berusuk (bracing). Batang tarik dapat berbentuk profil tunggal ataupun variasi bentuk dari susunan profil tunggal. Bentuk penampang yang digunakan antara lain bulat, plat strip, plat persegi, baja siku dan siku ganda, kanal dan kanal ganda, profil WF, H, I, ataupun boks dari susunan profil tunggal. Secara umum pemakaian profil tunggal akan lebih ekonomis, namun penampang tersusun diperlukan bila: − Kapasitas tarik profil tunggal tidak memenuhi − Kekakuan profil tunggal tidak memadai karena kelangsingannya − Pengaruh gabungan dari lenturan dan tarikan membutuhkan kekakuan lateral yang lebih besar − Detail sambungan memerlukan penampang tertentu − Faktor estetika. Kekakuan batang tarik Kekakuan batang tarik diperlukan untuk menjaga agar batang tidak terlalu fleksibel. Batang tarik yang terlalu panjang akan memiliki lendutan yang sangat besar akibat oleh berat batang itu sendiri. Batang akan bergetar jika menahan gaya-gaya angin pada rangka terbuka atau saat batang harus menahan alat-alat yang bergetar. Kriteria kekakuan didasarkan pada angka kelangsingan (slenderness ratio), dengan melihat perbandingan L/r dari batang, di mana L=panjang batang dan r=jari-jari kelembaman Biasanya bentuk penampang batang tidak berpengaruh pada kapasitas daya tahannya terhadap gaya tarik. Kalau digunakan alat-alat penyambung (baut atau paku keling), maka perlu diperhitungkan konsentrasi tegangan yang terjadi disekitar alat penyambung yang dikenal dengan istilah Shear lag. Tegangan lain yang akan timbul adalah tegangan lentur apabila titik berat dari batang-batang yang disambung tidak berimpit dengan garis sumbu batang. Pengaruh ini biasanya diabaikan, terutama pada batang-batang yang dibebani secara statis. Menurut spesifikasi ini tegangan yang diizinkan harus ditentukan baik untuk luas batang bruto maupun untuk luas efektif netto. Biasanya tegangan pada luas penampang bruto harus direncanakan lebih rendah dari besarnya tegangan leleh untuk mencegah terjadinya deformasi yang besar, sedang luas efektif netto direncanakan untuk mencegah terjadinya keruntuhan lokal pada bagian-bagian struktur. Pada perhitungan-perhitungan dengan luas efektif netto perlu diberikan koefisien reduksi untuk batang tarik. Hal ini bertujuan untuk mengatasi bahaya yang timbul akibat terjadinya Shear lag. Tegangan geser yang terjadi pada baut penyarnbung akan terkonsentrasi pada titik sambungannya. Efek dari Shear lag ini akan berkurang apabila alat penyambung yang digunakan banyak jumlahnya. 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 304 Luas penampang bruto, netto dan efektif netto Luas penampang bruto dari sebuah batang Ag didefinisikan sebagai hasil perkalian antara tebal dan lebar bruto batang. Luas penampang netto didefinisikan sebagai perkalian antara tebal batang dan lebar nettonya. Lebar netto didapat dengan mengurangi lebar bruto dengan lebar dari lubang tempat sambungan yang terdapat pada suatu penampang. Gambar 6.25. Contoh aplikasi batang tarik Sumber: Amon dkk, 1996 Di dalam AISCS ditentukan bahwa dalam menghitung luas netto lebar dari paku keling atau baut harus diambil 1/16 in lebih besar dari 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 305 dimensi nominal lubangnya dalam arah normal pada tegangan yang bekerja. AISC memberikan daftar hubungan antara diameter lubang dengan ukuran alat penyambungnya. Untuk lubang-lubang standar, diameter lubang di ambil 1/16 in lebih besar dari ukuran nominal alat penyambung. Dengan demikian di dalam menghitung luas netto, diameter alat penyambung harus ditambah 1/8 in atau (d + 1/16 + 1/16). Gambar 6.26. Beberapa tipe penampang batang tarik Sumber: Salmon dkk, 1991 Batang tarik bulat Batang tarik yang umum dan sederhana adalah batang bulat berulir. Batang ini biasanya merupakan batang sekunder dengan tegangan rencana yang kecil, seperti (a) pengikat gording untuk menyokong gording pada bangunan industri (Gambar 6.27a); (b) pengikat vertikal untuk menyokong rusuk pada dinding bangunan industri; (c) penggantung, seperrti batang tarik yang menahan balkon (Gambar 6.27c); dan (d) batang tarik untuk menahan desakan pada pelengkung (arch). Batang tarik bulat sering digunakan dengan tarikan awal sebagai ikatan angin diagonal pada dinding, atap dan menara. Tarikan awal bermanfaat untuk memperkaku serta mengurangi lendutan dan getaran yang cenderung menimbulkan kehancuran lelah pada sambungan. Tarikan awal ini dapat diperoleh dengan merencanakan batang 1/16 in lebih pendek untuk setiap panjang 20 ft. Batang-batang jadi Jarak mendatar dari alat sambungan paku keling baut atau las setempat untuk dua buah pelat atau sebuah pelat dan sebuah perletakan rol tidak boleh melebihi 24 kali ketebalan dari pelat yang paling tipis atau 12 in. Jarak mendatar dari baut, paku keling atau las setempat yang menghubungkan dua atau lebih perletakan rol tidak boleh lebih dari 24 in. 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 306 Untuk batang-batang yang dipisahkan oleh rusuk-rusuk berselang seling, jarak antar rusuk-rusuk penyambung tersebut harus dibuat sedemikian rupa sehingga perbandingan kerampingan dari tiap komponen yang panjangnya diambil sebesar jarak antara alat-alat penyambung dari rusuk, tidak boleh melampaui 240. Pelat penutup berlubang atau pelat pengikat seperti terlihat pada Gambar 6.28 bisa digunakan pada bagian yang terbuka dari batang tarik jadi. Pelat pengikat tersebut harus direncanakan berdasarkankan kriteria-kriteria berikut ini: − Jarak antara pelat harus diambil sedemikian rupa hingga perbandingan kerampingan dari tiap komponen yang berada di antara kedua pelat tersebut tidak melampaui 240. − Panjang (tinggi) dari pelat pengikat tidak boleh kurang dari dua pertiga jarak horisontal dari alat penyambung paku keling, baut atau las yang menghubungkan alat tersebut dengan komponen dari batang jadi. − Tebalnya alat penyambung tidak boleh kurang dari A dari jarak horisontal tersebut. − Jarak vertikal dari alat-alat penyambung yang terdapat pada pelat pengikat seperti paku keling, baut atau las tidak boleh melampaui 6 in. − Jarak minimum dari alat-alat penyambung seperti tersebut di atas ke tepi-tepi pelat pengikat sesuai persyaratan. − Gambar 6.27. Pemakaian batang tarik bulat Sumber: Salmon dkk, 1991 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 307 Gambar 6.28. Jarak antar pelat yang dibutuhkan batang tarik Sumber: Amon dkk, 1996 6.4.3. Batang Tekan Pada struktur baja terdapat 2 macam batang tekan, yaitu: 1. Batang yang merupakan bagian dari suatu rangka batang. Batang ini dibebani gaya tekan aksial searah panjang batangnya. Umumnya pada suatu rangka batang maka batang-batang tepi atas merupakan batang tekan 2. Kolom merupakan batang tekan tegak yang bekerja untuk menahan balok-balok loteng, balok lantai dan rangka atap, dan selanjutnya menyalurkan beban tersebut ke pondasi. Batang-batang lurus yang mengalami tekanan akibat bekerjanya gaya-gaya aksial dikenal dengan sebutan kolom. Untuk kolom-kolom yang pendek ukurannya, kekuatannya ditentukan berdasarkan kekuatan leleh dari bahannya. Untuk kolom-kolom yang panjang kekuatannya ditentukan faktor 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 308 tekuk elastis yang terjadi, sedangkan untuk kolom-kolom yang ukurannya sedang, kekuatannya ditentukan oleh faktor tekuk plastis yang terjadi. Sebuah kolom yang sempurna yaitu kolom yang dibuat dari bahan yang bersifat isotropis, bebas dari tegangan-tegangan sampingan, dibebani pada pusatnya serta mempunyai bentuk yang lurus, akan mengalami perpendekan yang seragarn akibat terjadinya regangan tekan yang seragam pada penampangnya. Kalau beban yang bekerja pada kolom ditambah besarnya secara berangsur-angsur, maka akan mengakibatkan kolom mengalami lenturan lateral dan kemudian mengalami keruntuhan akibat terjadinya lenturan tersebut. Beban yang mengakibatkan terjadinya lenturan lateral pada kolom disebut beban kritis dan merupakan beban maksimum yang masih dapat ditahan oleh kolom dengan aman. Keruntuhan batang tekan dapat terjadi dalam 2 kategori, yaitu 1. Keruntuhan yang diakibatkan terlampauinya tegangan leleh. Hal ini umumnya terjadi pada batang tekan yang pendek 2. Keruntuhan yang diakibatkan terjadinya tekuk. Hal ini terjadi pada batang tekan yang langsing Gambar 6.29. Beberapa tipe penampang batang tekan Sumber: Salmon dkk, 1991 Kelangsingan batang tekan, tergantung dari jari-jari kelembaman dan panjang tekuk. Jari-jari kelembaman umumnya terdapat 2 harga λλλλ, dan yang menentukan adalah yang harga λλλλ terbesar. Panjang tekuk juga tergantung pada keadaan ujungnya, apakah sendi, jepit, bebas dan sebagainya. Menurut SNI 03–1729–2002, untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tekan, angka perbandingan kelangsingan ë =Lk/r dibatasi sebesar 200 mm. Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tarik, angka perbandingan kelangsingan L/r dibatasi sebesar 300 mm untuk batang sekunder dan 240 mm untuk batang primer. Ketentuan di 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 309 atas tidak berlaku untuk batang bulat dalam tarik. Batang-batang yang ditentukan oleh gaya tarik, namun dapat berubah menjadi tekan yang tidak dominan pada kombinasi pembebanan yang lain, tidak perlu memenuhi batas kelangsingan batang tekan. Gambar 6.30. Faktor panjang efektif pada kondisi ideal Sumber: Salmon dkk, 1991 Panjang tekuk Nilai faktor panjang tekuk (kc) bergantung pada kekangan rotasi dan translasi pada ujung-ujung komponen struktur. Untuk komponen struktur tak-bergoyang, kekangan translasi ujungnya dianggap tak-hingga, sedangkan untuk komponen struktur bergoyang, kekangan translasi ujungnya dianggap nol. Nilai faktor panjang tekuk (kc) yang digunakan untuk komponen struktur dengan ujung-ujung ideal ditunjukkan pada Gambar 6.30. 6.4.4. Batang Lentur Batang lentur didefinisikan sebagai batang struktur yang menahan baban transversal atau beban yang tegak lurus sumbu batang. Batang-batang lentur pada struktur yang biasanya disebut gelagar atau balok bisa dikategorikan sebagai berikut: − Joist: adalah susunan gelagar-gelagar dengan jarak yang cukup dekat antara satu dan yang lainnya, dan biasanya berfungsi untuk menahan lantai atau atap bangunan 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 310 − Lintel: adalah balok yang membujur pada tembok yang biasanya berfungsi untuk menahan beban yang ada di atas bukaan-bukaan dinding seperti pintu atau jendela − Balok spandrel: adalah balok yang mendukung dinding luar bangunan yang dalam beberapa hal dapat juga menahan sebagian beban lantai − Girder: adalah susunan gelagar-gelagar yang biasanya terdiri dari kombinasi balok besar (induk) dan balok yang lebih kecil (anak balok) − Gelagar tunggal atau balok tunggal Gelagar biasanya direncanakan sebagai gelagar sederhana (simple beam) dengan perletakan sendi-rol, perletakan jepit, jepit sebagian atau sebagai balok menerus. Gelagar atau balok pada umumnya akan mentransfer beban vertikal sehingga kemudian akan terjadi lenturan. Pada saat mengalami lenturan, bagian atas dari garis netral tertekan dan bagian bawah akan tertarik, sehingga bagian atas terjadi perpendekan dan bagian bawah terjadi perpanjangan. Struktur balok sebagai batang lentur harus memenuhi tegangan lentur yang diijinkan. Tegangan lentur balok adalah hasil pembagian antara perkalian momen lentur dan jarak dari serat penampang terjauh ke garis netral, dengan momen inersia penampang. Menurut AISC, pada kondisi umum tegangan lentur yang diijinkan sebesar: Fb = 0.66 Fy. Batang lentur juga harus memenuhi syarat-syarat kekompakan sayap profil batang baja dan tunjangan lateral dari sayap tekan. Batang lentur kompak didefinisikan sebagai batang yang mampu mencapai batas momen plastisnya sebelum terjadi tekuk pada batang tersebut. Hampir semua profil W dan S mempunyai sifat kompak. Tunjangan lateral dari gelagar Apabila ada beban transversal yang bekerja pada gelagar maka sayap tekan akan bertingkah laku dalarn cara yang sama seperti sebuah kolom. Apabila panjang gelagar bertam- Gambar 6.31. Ikatan lateral sistem rangka lantai satu atap Sumber: Sagel dkk, 1993 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 311 bah, maka sayap tekan bisa mengalami tekukan. Terjadinya perpindahan ini pada sumbu yang lebih lemah akan menyebabkan timbulnya puntiran yang akhirnya bisa menyebabkan terjadinya keruntuhan. Batang-batang yang mengalami pembengkokan bukan pada sumbu utamanya tidak memerlukan konstruksi ikatan. Namun demikian batang-batang tersebut harus memenuhi syarat-syarat yang dimuat dalam AISCS 1.9.2. Struktur kotak biasanya tidak memerlukan konstruksi ikatan menurut ketentuan dalarn AISCS 1.5.1.4. 1. dan 1.5.1.4.4. Batang-batang yang mengalami pembengkokan pada sumbu utamanya, perlu mendapatkan konstruksi ikatan pada sayap tekannya untuk mencegah terjadinya ketidakstabilan lateral. Untuk menentukan bentuk tunjangan lateral, diperlukan suatu penilaian tertentu sesuai dengan keadaan yang dihadapi. Sebuah gelagar yang dibungkus dengan beton dapat dikatakan telah dilengkapi dengan tunjangan lateral pada seluruh bentangnya. Balok bersilangan yang mengikat gelagar yang satu dengan gelagar yang lainnya apabila disambung dengan baik pada sayap tekan, juga merupakan suatu tunjangan lateral. Dalam hal ini perlu diperhatikan bahwa balok silang tersebut harus rnempunyai kekakuan yang cukup baik. Kadang-kadang kita perlu memberikan ikatan diagonal pada suatu bagian tertentu untuk mencegah terjadinya pergerakan pada kedua arah. Konstruksi ikatan seperti yang diperlihatkan pada Gambar 6.31. dapat memberikan kekakuan pada beberapa bagian lainnya. Lantai metal dalam beberapa hal bukanlah merupakan konstruksi ikatan lateral. Setelah diberikan sambungan-sambungan secukupnya, barulah lantai metal dapat dianggap sebagai konstruksi ikatan lateral. Kasus-kasus tunjangan parsial (sebagian) bisa diubah menjadi tunjangan sepenuhnya dengan melipat gandakan jarak celahnya. Misalnya lantai yang dipaku mati setiap empat ft bisa dianggap sebagai sepertiga dari tunjangan lateral yang utuh, dan pada jarak 12 ft lantai tersebut akan merupakan suatu tunjangan yang utuh. Gaya geser Pada sebuah gelagar yang diberikan beban berupa momen lentur positif, serat-serat bagian bawah batang tersebut akan mengalami perpanjangan, sedang serat-serat bagian atasnya akan mengalami perpendekan dan pada sumbu netralnya panjang serat tidak akan mengalami perubahan (lihat Gambar 6.32). Gambar 6.32. Deformasi lentur dan sebuah gelagar Sumber: Salmon dkk, 1991 1. lingkup pekerjaan dan peraturan bangunan 312 Gambar 6.33. Lenturan pada gelegar yang terdiri dari papan-papan yang disusun Sumber: Salmon dkk, 1991 Karena adanya deformasi yang bervariasi ini, maka tiap-tiap serat mempunyai kecenderungan untuk bergeser terhadap serat lainnya. Kalau sebuah gelagar dibentuk dari lembaran-lembaran papan yang disusun sedemikian rupa sehingga papan yang satu berada di atas papan yang lain dan kemudian diberi beban transversal, maka akan terjadi suatu konfigurasi seperti yang bisa kita lihat pada Gambar 6.33 (a). Kalau papan-papan tersebut disambung antara yang satu dengan yang lainnya seperti yang terlihat pada Gambar 6.33(b), maka kecenderungan untuk terjadinya pergeseran antara papan yang satu dengan papan yang lainnya akan di tahan oleh kemampuan daya tahan terhadap geseran dari alat penyambungnya. Untuk sebuah gelagar tunggal, kecenderungan untuk bergeser ditahan oleh kekuatan daya tahan terhadap geser dari materialnya. Menurut AISC, pada kondisi umum tegangan lentur yang diijinkan sebesar: Fv= 0.40 Fy. Lubang-lubang pada gelagar Sedapat mungkin lubang-lubang pada gelagar harus dihindarkan. Apabila lubang-lubang mutlak diperlukan, harus diusahakan untuk menghindari adanya lubang pada badan profil yang mengalami gaya geser besar dan pada bagian sayap yang mengalami beban momen besar. Sambungan ujung gelagar yang menggunakan baut pada badan profil yang tipis dapat menciptakan suatu kondisi ro-beknya badan profil. Keruntuhan dapat terjadi akibat kombinasi bekerjanya gaya geser/lintang me-lalui baris-baris baut dan gaya tarikan pada penampang bidang baut. Gambar 6.34. Contoh lubang pada sayap gelagar Sumber: Salmon dkk, 1991 Next >