PERATURAN PERENCANAAN KONSTRUKSI BAJA DI INDONESIA KONSEP PERENCANAAN

PERATURAN PERENCANAAN KONSTRUKSI BAJA DI INDONESIA KONSEP PERENCANAAN LRFD (LOAD RESISTANCE FACTOR DESIGN) Sangat berbeda dengan kosep allowable stress Design (metode tegangan ijin) yang digunakan selama ini dalam PPBBG-SKBI-1 -3 -55. 1987 ( Pedoman Perencanaan Bangunan Baja Untuk Gedung). Kosep perencanaan struktur yang digunakan dalam LRFD mengacu pada kondisi batas struktur (limit state) yang berupa natara lain : Kondisi leleh, putus (fracture), tekuk, dan sebagainya. Keadana batas tersebut dapat dicapai dengan memperhitungkan kelebihan beban atau pengurangan struktur yang terjadi pada masa layan, dibandingkan dengan beban nominal dan kuat nominal.

Dengan mempertimbangakan berbagai kemungkinan tercapainya keadaan batas tersebut, tingkat keandalan struktur pada konsep perencanaan LRFD dapat diperhitungkan dari persamaan-persamaan probabilitas dengan mengasumsikan factor beban dan factor kekuatan /tahanan (resistance) R sebagai variable-variabel acak (random) yang tidak saling mempengaruhi. Selanjutnya perencanaan struktur dan komponen-komponennya dilakuakan dengan memenuhi persyratan kekuatan yang lebih dikenal melalui persamaan: dimana : = factor keamaan sering disebut factor reduksi kekuatan. = kuat nominal komponen struktur, diambil nilai terkecil dari scenario kegagalan (kondisi batas) yang mungkil terjadi.

= factor keamaan, untuk sisi beban atau sering disebut factor pengali beban (overload vactor). = berbagai jenis beban yang direncanakan untuk memikul komponen struktur. Terlihat bahwa beberapa “factor keamanan” diberlakuakan terhadap beban maupun kekutan struktur. Petrrencanan struktur baja dengan LRFD dapat dilakuakan dengan menggunakan analisis struktur secara elastis, maupun plastis. Dimana persyratan stabilitas bagi pelat pempang maupun komponen struktur akan lebih ketat bila menggunakan anlisis plastis. Disini akan membahas perencanaan komponen struktur yang dilakuakn dengan analisis elastis.

FAKTOR REDUKSI KEKUATAN Factor reduksi kekuatan , diberikan untuk memperhitungkan kemungkinan ketidaksempurnaan dan penyimpangan kekutan bahan serta perbedaan kekutan dibandingkan dengan perhitungan kekutan toritis yang digunakan. Nilai , diambil lebih keci dari satu, sehingga kekutan rencana sebuah komponen struktur, , akan bernilai lebih kecil daripada kekuatan nominalnya, . Besar nilai bervariasi menurut jenis komponen struktur dan kondisi batas yang diperhitungkan (tabel 1. 1), nilai factor reduksi kekuatan semakin kecil untuk kondisi batas semakin sulit diprediksi dan berbahaya.

Tabel 1. 1 Faktor reduksi kekuatan, Komponen struktur Faktor reduksi Komponen struktur yang memikul lentur : balok lentur murni, balok berdinding penuh, perencanaan geser pada balok dan pengaku 0. 90 Komponen struktur yang memikul gaya tekan 0. 85 Komponen struktur yang memikul gaya tarik untuk : - kondisi batas leleh - kondisi batas fraktur 0. 90 0. 75 Sambungan baut : Baik memikul geser, tarik ataupun kombinasi geser dan tarik 0. 75 Sambungan las : - las tumpul penuh -las sudut, las pengisi, las tumpul sebagian 0. 90 0. 75

FAKTOR BEBAN (OVERLOAD FACTORS, ) Faktor ( pengali), beban diadakan untuk memperhitungkan kemungkinan meningkatnya beban dari nilai yang minimum yang disyaratkan. Nilai umumnya lebih dari 1. 0 sehingga beban rencana yang akan dipikul struktur ditingkatkan menjadi . Nilai factor beban yang digunakan tergantung pada kombinasi beban yang diperhitungkan. Nilai factor beban untuk berbagai kombinasi bebna ayng diperhitungkan adalah sebagai berikut : atau atau

dimana : D = beban mati yang diakibatkan berat struktur permanent, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan menetap lainnya. L = beban hidup, yang ditimbulkan pengguna gedung termasuk beban kejut. La = beban hidup atap yang ditimbulkan oleh pekerja, peralatan, atau material. H = beaban hujan, tidak termasuk gengan air. W = beban angina. E = beban gempa. = reduksi beban hidup, bila L < 5 k. Pa diambil 0. 5 dan bila L > 5 k. Pa diambil 1. 0. Nilai beban-beban yang disebutkan di atas merupakan nilai minimum yang disyaratakan pada SNI 03 -1727 -1989 atau penggantinya.

KOMPONEN YANG MEMIKUL GAYA TARIK Komponen struktur baja yang memikul gaya tarik (sering disebut batang tarik ), harus direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi ; dimana diambil adalah kuat tarik perlu, yaitu nilai gaya tarik akibat beban terfaktor , nilai terbesar diantara berbagai kombinasi pembebanan yang diperhitungkan. Untuk komponen yang memikul gaya tarik, kondisi batas yang diperhitungkan : 1. Kelelehan penampang (yielding), yaitu leleh pada seluruh penampang (bruto):

dimana : = luas penampang kotor = tegangan leleh yang digunakan dalam desain 2. Putus (fracture), yaitu retakan atau robekan pada penampang efektif : dimana : = kekuatan (batas ) tarik yang digunakan dalam desain. = luas efektif penampang Gambar 1 Kondisi batas batang tarik

KOMPONEN YANG MEMIKUL GAYA TEKAN Komponen struktur yang memikul gaya tekan (sering disebut batang tekan), harus direncanakan sedemikian rupa sehingga selalu terpenuhi hubungan : dimana diambil adalah kuat tekan perlu, yaitu nilai gaya tekan akibat beban terfaktor, nilai terbesar di antara berbagai kombinasi pembebanan yang diperhitungkan. adalah kuat tekan nominal, yaitu nilai gaya tekan terkecil dengan memperhitungkan berbagai kondisi batas batang tekan sebagai fungsi kondisi tekuk, nilai factor reduksi kekutan tekan sebesar 0. 85. diberikan seragam untuk semua jenis batang

Beberapa kondisi batas yang harus diperhitungkan dalam perencanaan batang tekan yaitu : 1. Kelelehan penampang (yielding) 2. Tekuk lokal (lokal buckling) 3. Tekuk lentur (flexural buckling) 4. Tekuk torsi ( torsional buckling) Tekuk lokal adalah peristiwa menekuknya elemen plat penampang (sayap atau badan) akibat rasio lebar-tebal yang terlalu besar. Tekuk lokal mungkin terjadi sebelum batang/ kolom menekuk lentur. Oleh karena itu disyaratkan pula nilai minimum bagi rasio lebar-tebal pelat penampang batang tekan.

Gambar Kondisi batas batang tekan

Tekuk lentur adalah peristiwa menekuknya batang tekan ( pada arah sumbu lemahnya) secara tiba-tiba ketika terjadi ketidakstabilan, seperti digambarkan pada Gambar 1. 4 b. Kuatat tekan nominal pada kondisi batas ini dirumuskan dengan formula yang dikenal sebelumnya : untuk maka

Tekuk torsi terjadi terhadap sumbu batang sehungga menyebabkan penampang batang tekan terputar/terpuntir. Tekuk torsi umumnya terjadi pada konfigurasi elemen batang tertentu, seperti pada frofil siku-ganda dan fripil T. Kuat tekan nominal pada kondisi batas ini dirumuskan sebagai berikut : dimana : dan Besaran-besaran : adalah parameter-parameter penampang.

KOMPONEN YANG MEMIKUL LENTUR Komponen struktur baja yang memikul lentur direncanakan sedemikaian rupa sehingga memenuhi persyaratan sebagai berikut : dimana adalah struktur lentur perlu, yaitu nilai momen lentur akibat beban terfaktor, diambil nilai terbesar dari berbagai kombinasi pembebanan yang diperhiytungkan. adalah kuat lentur nominal terkecil dari berbagai kombinasi batas yang diperhitungkan. Sedangkan nilai factor reduksi kekuatan seragam untuk jenis komponen lentur sebesar 0. 90. , diberikan

Kondisi batas yang diperhitungkan dalam menentukan kuat lentur nominal sebuah balok adalah : 1. kelelehan penampang (yielding) 2. Tekuk lokal (local buckling) 3. Tekuk lateral torsi (lateral torsional buckling) Berbeda dengan kondisi tekuk-lokal pada batang tekan, bahaya tekuk lokal pada balok yang menerima lentur terjadi pada bagian plat penampang yang menerima tekan. Batas maksimium rasio lebar-tebal pelat badan maupun pelat saya akan lebih besar diban dingkan rasio untuk batang tekan. Kondisi batas tekuk latera-torsi ditinjau dengan membagi jenis balok menurut panjang batang yang tak tertekan secara lateral, Lb, dan menghasilakan kurva daerah kuat lentur nominal Mn, seperti terlihat pada Gambar 1. 6.

Kondisi batas lateral-torsi ditinjau dengan membagi jenis balok menurut panjang batang yang tak terkekang secara lateral, Lb, dan menghasilkan kurva daerah kuat lentur nominal, seperti terlihat pada Gambar di bawah ini.

Kondisi plastis sempurna (profil I) Kondisi tekuk elastis (profil I) dimana : = jari-jari girasi penampang terhadap sumbu lemah = = momen inersia penampang = modulus elastisitas penampang

= tegangan leleh penampang = tegangan sisa pada peampang = modulus penampang elastis pada arah sumbu-X = modulus geser bahan = Poisson’s ratio = momen inersia polar atau konstanta punter torsi. = momen inersia pilin (warping) atau konstanta punter lengkung Pemasangan penompang lateral dengan jarak yang semakain pendek akan meningkatkan nilai sesuai dengan kurva tersebut. Pada bentang yang sangat pendek, nilai kuat lentur nominal dapat mencapai momen plastis yang lebih besar daripada momen leleh, penampang

KOMPONEN YANG MEMIKUL KOMBINASI GAYA AKSIAL DAN LENTUR Komponen struktur yang memikul kombinasi gaya aksial dan lentur harus direncanakan untuk memenuhin hubungan sebagai berikut : Untuk : maka Nilai parameter pada persamaan interaksi tersebut mengacu kepada harga kuat perlu, kuat nominal, dan factor reduksi kekuatan masing-asing gaya dalam M dan N. Pengaruh orde kedua diperhitungkan daalam perencanaan kolom yang memikul momen lentur dan aksial tekan dengan mengalikan besarnya momen hasil perhitungan orde pertama dengan factor aplikasi momen.

dimana : = momen lentur akibat beban grafitasi terfaktor dengan mengasumsikan tidak terjadi goyangan/perpindahan horizontal pada ujung-ujung kolom. momen lentur akibat beaban lateral terfaktor dan / goyangan horizontal pada kolom yang bergoyang. = factor aplikasi momen akibat kelengkungan kolom, dihitung dengan persamaan :

dimana : = gaya aksial terfaktor pada kolom = beban kritis elastis kolom yang dihitung dengan factor panjang tekuk, , dan kelangsingan dalam arah lenturnya. = factor modifikasi momen akibat pengaruh distribusi momen yang tak seragam sepanjang kolom. = factor amplifikasi momen akibat goyangan lantai, dapat dihitung melalui dua persamaan alternative : atau :

dimana : = jumlah gaya aksial tekan terfaktor akibat beban grafitasi dari seluruh kolom pada satu tingkat struktur yang ditinjau. = beban kritis elastis kolom yang dihitung dengan harga sebenarnya dari factor panjang tekuk dan kelangsingan kolo dalam arah lenturnya. = simpangan horizontal antar lantai dari tingkat yang ditinjau. = jumlah gaya horizontal yang menyebabkan goyangan sebesar pada tingkat yang ditinjau. = tinggi kolom pada tingkat yang ditinjau.