Upload
ali-hasan
View
321
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
1
MODIFIKASI PENAMPANG BAJA PADA STRUKTUR BALOKSEBAGAI OPTIMALISASI KAPASITAS MOMEN DENGAN METODE
LRFD (LOAD AND RESISTANCE FACTOR DESIGN)
Ali Hasan
Jurusan Teknik Sipil – FTSP ISTN Jakarta
e-mail : [email protected]
Abstract :
Nowadays, so many inventions in technology of civil engineering generally and specially in steelconstruction.Practically, steel structures design make the best the use of mechanics of material, structureanalysis and also consider design codes due to guarantee safety of structure design to be efective and efficient.Modificate body section of steel profile has purpose to optimize bending capacity of structure. The structure issimple beam, that designed with W shapes. The simple beam divided into two kind of join restraints and threekind of type of the span. First beam has pin and roll restraint, in the other beam has fixed restraint on each joint.The spans are short span, middle span and long span. Thus, this W shape beeing modificate according tomoment free body diagram that the section of cutting is done by trial and error in auto cad program until findingthe best shape to be join each other, and then this W shapes going to be open web tappered beam. After checkingis done by calculate the strength and stiffnes of beam and also the stress doesn’t overstep the limitations by thecode, so there are an increment in moment capacity, decrement of stress and deflection of structures. In averagevalue, modificated shape has increase the moment capacity. In short span, it has increase six percent,middlespan has thirty two percent increasing, while long span has just zero point fifteen percent of increment.
Keyword :
Shapes modification, simple beam structures, moment capacity increment
Abstrak :
Sekarang ini berbagai macam penemuan dalam bidang teknologi pada umumnnya dan terutama konstruksi bajapada khususnya. Pada prakteknya, desain struktur baja memanfaatkan penggunaan dari mekanika bahan,analisa struktur dan juga memperhatikan peraturan desain demi menjamin keamanan perencanaan strukturyang efektif dan efisien. Modifikasi penampang profil bertujuan untuk mengoptimalisasi kapasitas momen daristruktur. Struktur yang dianalisa adalah balok sederhana yang didesain dengan menggunakan profil WF.Struktur balok sederhana dibagi menjadi dua tipe perletakan dan tiga tipe bentang. Balok pertama dengantumpuan sendi – rol, sedangkan balok kedua dengan tumpuan jepit – jepit. Bentangan terdiri dari bentangpendek, menengah dan bentang panjang.Kemudian profil WF ini dimodifikasi disesuaikan dengan diagrammomen yang mana proses pola pemotongannya telah dilakukan dengan program auto cad dengan cara trial anderror sampai menemukan bentuk terbaik dari pola sambungan yang bisa digabungkan, lalu profil WF inimenjadi bentuk profil tampang membesar dengan badan terbuka (Open web tapered beam). Setelah pengecekandilakukan dengan perhitungan pemeriksaan kekuatan dan kekakuan balok serta tegangan yang terjadi tidakmelewati yang diizinkan peraturan, maka terdapat peningkatan kapasitas momenm penurunan tegangan dandefleksi dari struktur. Dari hasil rata – ratanya profil modifikasi dapat meningkatkan kapasitas momen Padastruktur bentang pendek, kapasitas momen meningkat enam persen, bentang menengah meningkat tiga puluhdua persen, sedangkan bentang panjang hanya terjadi sebesar nol koma lima belas persen peningkatan.
Kata kunci :
Modifikasi profil, struktur balok sederhana, peningkatan kapasitas momen
1. PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi dalam dunia konstruksi terjadi cukup pesat, hal ini terbuktidengan adanya penelitian dari segi material, metode perencanaan dan pelaksanaan dalamindustri konstruksi. Salah satunya adalah material Baja sebagai bahan utama struktur.Sehubungan dengan itu, pada prakteknya desain struktur dewasa ini memanfaatkan
2
pengetahuan tentang mekanika material, analisis struktur, dan juga memperhatikan peraturan-peraturan desain demi menjamin keamanan perencanaan struktur yang efektif dan efisien.
Dalam hal ini akan diuraikan hasil percobaan desain berupa hasil modifikasi penampang bajayang berjudul Modifikasi Penampang Baja pada Struktur Balok sebagai OptimalisasiKapasitas Momen dengan Metode LRFD (Load and Resistance Factor Design).
2. KAJIAN PUSTAKA
2.4 Struktur Balok
Struktur balok umumnya memiliki posisi horizontal, dan dalam konstruksi, elemen balokmenahan beban transversal. Profil W adalah profil yang paling ekonomis yang telah menggantikanprofil S dan Canal.
2.3 Profil Baja
Baja struktur dapat dibuat menjadi berbagai bentuk dan ukuran tanpa banyak merubah sifatfisiknya. Pada umumnya yang diinginkan dari suatu elemen adalah momen inersia yang besar selainluasnya. Termasuk di dalamnya adalah bentuk I, T dan C.
2.4 Beberapa Tipe Modifikasi Profil
Berikut beberapa contoh cara modifikasi penampang profil yang biasa dan telah dipraktekkanpada profil WF dalam dunia konstruksi baja.
2.4.1 Balok WF Tampang Membesar Berlubang (Open Web Expanded Beam/Castella)
Modifikasi penampang profil WF ini dilakukan bukan hanya memodifikasipenampang melintang, tapi juga memodifikasi penampang secara memanjang. Modifikasi dilakukandengan cara menambahkan bagian web hasil pemotongan lubang pada bagian badan (web) dari WFdengan pengelasan pada bagian web dari WF, serta pada bagian web ini diubangi dengan geometritertentu. Hal ini ditujukan dalam rangka menambahkan kapasitas momen inersia dari balok WFsekaligus juga mengurangi berat sendiri dari profil WF tersebut.
2.4.2 Balok WF Penampang Membesar (Tapered Beam)
Modifikasi penampang WF ini dibentuk dengan memodifikasi penampang memanjang profildi tiap ujung profil dengan cara dilas yang ditujukan untuk penambahan panjang profil di ujungsatunya sehingga nampak seperti pembesaran penampang profil dari ujung satu dengan ujung yanglainnya. Maka pada bagian struktur yang mengalami beban yang lebih menentukan, digunakanpenampang balok WF yang membesar, dan pada bagian struktur yang mengalami beban lebih kecildigunakan profil WF yang lebih mengecil.
2.5 Load and Resistance Factor Design
Di dalam perencanaan struktur dengan menggunakan metode LRFD, semua jumlah beban –beban teoritis yang terjadi atau disebut beban layan (Qi) dikalikan dengan faktor beban (λi) (disebutbeban ultimate), harus lebih kecil atau sama dengan kekuatan nominal struktur (teoritis hasilperhitungan) yang disebut kekuatan nominal (Rn) yang dikalikan dengan faktor resistensi.
∑ λi Qi ≤ φRn
Pada persamaan di atas, ruas kiri menyatakan beban yang terjadi terhadap struktur, sedangkan ruaskanan menjelaskan kapasitas elemen struktur.
3
2.6 Hipotesa
“Modifikasi penampang profil dengan menambah tinggi badan profil pada daerah yangpadanya terjadi momen ekstrim dapat meningkatkan kapasitas momen dan beban yang dapat dipikulserta memperkecil tegangan lentur yang terjadi pada balok.”
3. METODOLOGI
Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah struktur balok sederhana (simple beam).Dari model struktur yang ada, dengan metode LRFD, direncanakan penampang profil yang dibutuhkanyang paling ekonomis. Perlu diketahui, penampang profil ini akan dimodifikasi sesuai dengankeinginan penulis yang didasarkan pada penyesuaian modifikasi terhadap batang profil awal. Yaitudengan cara membuat pemotongan profil secara memanjang diagonal dengan geometry tertentu.Kemudian, hasil percobaan tersebut diatas dicoba dilakukan pada balok dengan tumpuan sendi – roldan jepit – jepit.
3.1.2 Geometri Pemotongan
Pemotongan geometri batang profil dilakukan dengan bantuan program Auto Cad. Hal inibertujuan untuk memudahkan proses trial and error pemotongan geometrinya hingga ditemukannyageometri potongan diagonal yang sesuai untuk digabungkan antara pemotongan batang profilnya.Modifikasi penampang profil dilakukan dengan cara memotong secara zig-zag dengan kemiringantertentu sepanjang bentangnya. Untuk memodifikasi suatu profil WF menjadi balok tampangmembesar di tengah dengan badan terbuka, maka tetapkanlah terlebih dahulu tinggi awal pemotongan(h) beserta sudut kemiringan arah memanjang bentangan (α). Sudut (α) didapat dari penentuan tinggiawal pemotongan (h) di ujung batang profil dan dari tinggi pemotongan di pangkal batang (h’).Penentuan tinggi awal pemotongan dilakukan dengan trial and error. Selain itu juga sekaligus tentukanpanjang potongan horizontal arah kemiringan memanjangnya (a) Langkah ini akan diilustrasikanmelalui gambar 3.1 sampai dengan gambar 3.4
Gambar 3.1 Geometri awal pola pemotongan
Pada gambar 3.1, langkah yang pertama dilakukan adalah memotong satu batang profil baja (L)menjadi dua bagian sepanjang setengah bentang (1/2L). Batang profil baja sepanjang 1/2L terbagimenjadi dua bagian, yaitu atas dan bawah (Gambar 3.2 & 3.3).
4
Gambar 3.2 Hasil potongan profil bagian atas
Gambar 3.3 Hasil potongan profil bagian bawah
Kemudian dari masing – masing batang potongan tersebut pada bagian ujung batang ambil tinggi awalpemotongan (h) diagonal memanjang dan berakhir di pangkal batang setinggi (h’), dari kemiringantersebut didapat sudut (α). Separuh bagian dibalik dan disambung kembali dengan bagian potonganlainya dengan cara dilas (mutu las dianggap mampu menahan geser akibat sambungan modifikasi), dimana ujung pendek bertemu dengan ujung pendek dan ujung panjang dipertemukan dengan ujungpanjang, sehingga terbentuk balok tampang membesar di tengah dengan badan terbuka (Open webtapered beam).
Gambar 3.4 Hasil modifikasi profil setelah digabungkan
Gambar 3.5 Penggabungan modifikasi profil pada tumpuan sendi - rol
Gambar 3.6 Penggabungan modifikasi profil pada tumpuan jepit- jepit
Proses pemotongan memanjang ini diilustrasikan melalui program Auto Cad untuk mempermudahproses trial and error.
5
3.2 Langkah Penelitian
Seperti yang diuraikan sebelumnya, metode perencanaan yang digunakan adalah metodeLRFD, maka langkah-langkah analisis perencanaannya adalah sebagai berikut :
1. Data kasus struktur yang akan direncanakan profilnya, meliputi : panjang bentanggelagar, mutu baja yang dipakai
2. Menghitung gaya dalam yang terjadi yang telah dikalikan dengan faktor reduksikekuatan akibat beban yang bekerja, tentunya beban-beban telah dikalikan denganfaktor keamanan menurut peraturan dalam hal ini SNI
3. Menentukan penampang profil WF yang paling ekonomis setelah dikontrolkekuatan, kekakuan serta stabilitasnya.
4. Modifikasi penampang profil WF5. Kontrol profil hasil modifikasi (stabilitas, kekuatan dan kekakuan)6. Menghitung kapasitas momen balok dengan profil hasil modifikasi7. Menghitung peningkatan kapasitas momen lawan dari profil hasil modifikasi
dengan profil awal.
4. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Analisa Data
Struktur yang ditinjau adalah struktur balok sederahana dengan tumpuan sendi – rol dantumpuan jepit – jepit yang pada masing – masing dicoba pada tiga tipe bentang, yaitu :
1) Bentang Pendek dengan Bentang 11 feet atau 132 inch
2) Bentang Menengah dengan Bentang 35 feet atau 120 inch
3) Bentang Panjang dengan Bentang 65 feet atau 780 inch
Kemudian dari tiga tipe bentang tersebut di atas penulis mencoba membandingkan kekuatan dankekakuan struktur dari perencanaan profil standard terhadap profil modifikasi. Profil yang digunakanadalah W10x112 untuk bentang pendek, W18x97 untuk bentang menengah dan W27x336 untuk bentangpanjang.
4.1.1 Balok Tumpuan Sendi – Rol
Berikut ini perbandingan hasil perhitungan antara perencanaan dengan profil standardengan profil hasil modifikasi pada balok tumpuan sendi – rol pada tiga tipe bentang.
6
Tabel 4.1 Perbandingan Hasil Perhitungan Profil Standard W 10x112 dengan Profil Modifikasi
pada Bagian Potongan pada Struktur Balok Bentang Pendek Tumpuan Sendi - Rol
Profil Standard
W10x112 Tanpa Lubang (a) Berlubang (b) Tanpa Lubang (c) Berlubang (d)
Dimensi PropertiA inch
2 32,900 31,738 25,418 33,731 21,752875
d inch 11,360 10,050 10,230 12,690 12,510
Ix inch4 716,000 534,554 1,078,232 921,867 3,128,636
Sx inch3 126,000 106,379 210,798 145,290 500,182
rx inch 4,660 4,104 6,513 5,228 11,993
Iy inch4 236,000 235,633 235,595 235,728 235,934
Sy inch3 45,300 45,249 45,242 45,267 45,307
ry inch 2,680 2,725 3,044 2,644 3,293
Zx inch3 147,000 125,324 118,601 168,534 144,159
Reaksi-reaksix (jarak tinjauan) inch 66,000 3,980 8,030 62,020 58,060
Qu kips/ft 1,277 1,277 1,277 1,277 1,277Mu ft-kips 19,312 2,259 4,413 19,242 19,033Vu kips 7,023 6,599 6,168 0,423 0,845
Kekuatan StrukturMn ft-kips 396,900 338,375 320,224 455,041 389,229Vn kips 639,576 616,982 494,134 655,730 422,876
Teganganσizin ksi 21,600 21,600 21,600 21,600 21,600τizin ksi 14,400 14,400 14,400 14,400 14,400
∆ izin inch 0,550 0,550 0,550 0,550 0,550σmax ksi 1,839 0,255 0,251 1,589 0,457τmax ksi 0,951 1,025 0,479 0,051 0,029∆ qu inch 0,018 0,002 0,002 0,014 0,004
Bagian PerletakanParameterPerbandingan_Satuan
Bagian Tengah Bentang
Tabel 4.2 Perbandingan Hasil Perhitungan Profil Standard W 18x97 dengan Profil Modifikasi
pada Bagian Potongan pada Struktur Balok Bentang Menengah Tumpuan Sendi - Rol
Profil Standard
W18x97 Tanpa Lubang (i) Berlubang (ii) Tanpa Lubang (iii) Berlubang (iv)
Dimensi PropertiA inch2 28,500 25,764 23,273 31,066 28,334
d inch 18,590 13,650 13,887 23,560 23,324
Ix inch4 1,750,000 868,371 887,899 2,960,353 2,879,385
Sx inch3 188,000 127,234 127,875 251,303 246,903
rx inch 7,820 5,806 6,177 9,762 10,081
Iy inch4 201,000 200,880 200,821 201,007 200,941
Sy inch3 36,100 36,048 36,038 36,071 36,059
ry inch 2,650 2,792 2,937 2,544 2,663
Zx inch3 211,000 142,889 138,837 283,686 275,114
Reaksi-reaksix (jarak tinjauan) inch 210,000 1,030 6,020 208,980 204,090
Qu kips/ft 1,259 1,259 1,259 1,259 1,259Mu ft-kips 192,758 1,886 10,893 192,754 192,606Vu kips 22,030 21,921 21,398 0,107 0,620
Kekuatan StrukturMn ft-kips 1,753,478 1,186,917 1,181,924 2,347,675 2,298,281Vn kips 554,040 500,855 452,431 603,923 550,808
Teganganσizin ksi 21,600 21,600 21,600 21,600 21,600τizin ksi 14,400 14,400 14,400 14,400 14,400
∆ izin inch 1,750 1,750 1,750 1,750 1,750σmax ksi 12,304 0,178 1,022 9,204 9,361τmax ksi 2,468 3,371 3,256 0,010 0,056∆ qu inch 0,742 0,012 0,067 0,438 0,450
ParameterPerbandingan_Satuan
Bagian Perletakan Bagian Tengah Bentang
7
Tabel 4.3 Perbandingan Hasil Perhitungan Profil Standard W 27x336 dengan Profil Modifikasi
pada Bagian Potongan pada Struktur Balok Bentang Panjang Tumpuan Sendi - Rol
Profil Standard
W18x97 Tanpa Lubang (1) Berlubang (2) Tanpa Lubang (3) Berlubang (4)
Dimensi PropertiA inch
2 98,700 82,655 82,907 113,928 130,415
d inch 30,000 17,520 18,250 42,340 41,810
Ix inch4 14,500,000 4,108,427 3,126,056 32,300,531 11,287,879
Sx inch3 970,000 468,999 342,581 1,525,769 539,961
rx inch 12,100 7,050 6,140 16,838 9,303
Iy inch4 1,170,000 1,171,457 1,170,037 1,175,595 1,171,613
Sy inch3 161,000 161,080 160,885 161,649 161,102
ry inch 3,450 3,765 3,757 3,212 2,997
Zx inch3 1,130,000 558,306 567,955 1,778,102 1,628,238
Reaksi-reaksix (jarak tinjauan) inch 390,000 3,170 11,350 386,830 378,490
Qu kips/ft 1,546 1,546 1,546 1,546 1,546Mu ft-kips 816,285 13,216 46,821 816,231 815,574Vu kips 50,233 49,825 48,771 0,408 1,483
Kekuatan StrukturMn ft-kips 24,552,024 24,567,309 24,552,412 24,610,655 24,568,940Vn kips 1,918,728 1,606,809 1,611,708 2,214,760 2,535,270
Teganganσizin ksi 21,600 21,600 21,600 21,600 21,600τizin ksi 14,400 14,400 14,400 14,400 14,400
∆ izin inch 3,250 3,250 3,250 3,250 3,250σmax ksi 10,098 0,338 1,640 6,420 18,125τmax ksi 1,544 2,687 3,632 0,009 0,091∆ qu inch 1,065 0,049 0,230 0,478 1,366
ParameterPerbandingan_Satuan
Bagian Perletakan Bagian Tengah Bentang
Dari tabel hasil perhitungan struktur tumpuan sendi – rol di atas dapat terlihat bahwasanyapeningkatan kapasitas momen terjadi peningkatan yang signifikan perbandingannya terhadap profilstandard adalah pada bagian potongan profil modifikasi bagian tengah bentang tanpa lubang padasemua (tiga) tipe bentang. Sedangkan pertambahan tegangan dan defleksi terjadi perubahan yangsignifikan pada bagian tengah bentang yang berlubang pada semua (tiga) tipe bentang.
4.1.2 Balok Tumpuan Jepit – Jepit
Berikut ini perbandingan hasil perhitungan antara perencanaan dengan profil standardengan profil hasil modifikasi pada balok tumpuan jepit – jepit pada tiga tipe bentang.
8
Tabel 4.4 Perbandingan Hasil Perhitungan Profil Standard W 10x112 dengan Profil Modifikasi
pada Bagian Potongan pada Struktur Balok Bentang Pendek Tumpuan Jepit - Jepit
Profil Standard
W10x112 Tanpa Lubang (c) Berlubang (d) Tanpa Lubang (a) Berlubang (b)
Dimensi PropertiA inch2 32,900 33,731 21,753 31,738 25,4184
d inch 11,360 12,690 12,510 10,050 10,230
Ix inch4 716,000 921,867 3,128,636 534,554 1,078,232
Sx inch3 126,000 145,290 500,182 106,379 210,798
rx inch 4,660 5,228 11,993 4,104 6,513
Iy inch4 236,000 235,728 235,934 235,633 235,595
Sy inch3 45,300 45,267 45,307 45,249 45,242
ry inch 2,680 2,644 3,293 2,725 3,044
Zx inch3 147,000 168,534 144,159 125,324 118,601
Reaksi-reaksix (jarak tinjauan) inch 66,000 3,980 7,940 62,020 57,970
Qu kips/ft 1,277 1,277 1,277 1,277 1,277Mu ft-kips 12,875 2,259 4,367 19,242 19,026Vu kips 7,023 6,599 6,178 0,423 0,854
Kekuatan StrukturMn ft-kips 396,900 455,041 389,229 338,375 320,224Vn kips 639,576 655,730 422,876 616,982 494,134
Teganganσizin ksi 21,600 21,600 21,600 21,600 21,600τizin ksi 14,400 14,400 14,400 14,400 14,400
∆ izin inch 0,550 0,550 0,550 0,550 0,550σmax ksi 1,226 0,187 0,105 2,171 1,083τmax ksi 0,951 0,799 0,214 0,066 0,066∆ qu inch 0,004 0,001 0,001 0,024 0,012
Bagian Tengah BentangParameterPerbandingan_Satuan
Bagian Perletakan
Tabel 4.5 Perbandingan Hasil Perhitungan Profil Standard W 18x97 dengan Profil Modifikasi
pada Bagian Potongan pada Struktur Balok Bentang Menengah Tumpuan Jepit - Jepit
Profil Standard
W18x97 Tanpa Lubang (iii) Berlubang (iv) Tanpa Lubang (i) Berlubang (ii)
Dimensi PropertiA inch
2 28,500 31,066 28,334 25,764 23,27319
d inch 18,590 23,560 23,324 13,650 13,887
Ix inch4 1,750,000 2,960,353 2,879,385 868,371 887,899
Sx inch3 188,000 251,303 246,903 127,234 127,875
rx inch 7,820 9,762 10,081 5,806 6,177
Iy inch4 201,000 201,007 200,941 200,880 200,821
Sy inch3 36,100 36,071 36,059 36,048 36,038
ry inch 2,650 2,544 2,663 2,792 2,937
Zx inch3 211,000 283,686 275,114 142,889 138,837
Reaksi-reaksix (jarak tinjauan) inch 210,000 1,020 5,910 208,970 203,980
Qu kips/ft 1,259 1,259 1,259 1,259 1,259Mu ft-kips 128,505 1,868 10,697 192,754 192,600Vu kips 22,030 21,923 21,410 0,108 0,632
Kekuatan StrukturMn ft-kips 1,753,318 2,347,461 2,298,070 1,186,808 1,181,815Vn kips 554,040 603,923 550,808 500,855 452,431
Teganganσizin ksi 21,600 21,600 21,600 21,600 21,600τizin ksi 14,400 14,400 14,400 14,400 14,400
∆ izin inch 1,750 1,750 1,750 1,750 1,750σmax ksi 8,202 0,089 0,520 18,179 18,074τmax ksi 2,468 1,963 1,932 0,017 0,096∆ qu inch 0,148 0,003 0,020 1,494 1,460
ParameterPerbandingan_Satuan
Bagian Tengah BentangBagian Perletakan
9
Tabel 4.6 Perbandingan Hasil Perhitungan Profil Standard W 27x336 dengan Profil Modifikasi
pada Bagian Potongan pada Struktur Balok Bentang Panjang Tumpuan Jepit - Jepit
Profil Standard
W27x336 Tanpa Lubang (3) Berlubang (4) Tanpa Lubang (1) Berlubang (2)
Dimensi PropertiA inch
2 98,700 113,928 130,415 82,655 82,9068
d inch 30,000 42,340 41,810 17,520 18,250
Ix inch4 14,500,000 32,300,531 11,287,879 4,108,427 3,126,056
Sx inch3 970,000 1,525,769 539,961 468,999 342,581
rx inch 12,100 16,838 9,303 7,050 6,140
Iy inch4 1,170,000 1,175,595 1,171,613 1,171,457 1,170,037
Sy inch3 161,000 161,649 161,102 161,080 160,885
ry inch 3,450 3,212 2,997 3,765 3,757
Zx inch3 1,130,000 1,778,102 1,628,238 558,306 567,955
Reaksi-reaksix (jarak tinjauan) inch 390,000 3,170 11,510 386,830 378,650
Qu kips/ft 1,546 1,546 1,546 1,546 1,546Mu ft-kips 544,190 13,216 47,471 816,231 815,594Vu kips 50,233 49,825 48,750 0,408 1,462
Kekuatan StrukturMn ft-kips 24,555,412 24,614,051 24,572,330 24,570,699 24,555,800Vn kips 1,918,728 2,214,760 2,535,270 1,606,809 1,611,708
Teganganσizin ksi 21,600 21,600 21,600 21,600 21,600τizin ksi 14,400 14,400 14,400 14,400 14,400
∆ izin inch 3,250 3,250 3,250 3,250 3,250σmax ksi 6,732 0,104 1,055 20,884 28,569τmax ksi 1,544 1,088 2,992 0,022 0,109∆ qu inch 0,213 0,006 0,065 3,756 4,932
ParameterPerbandingan_Satuan
Bagian Tengah BentangBagian Perletakan
Dari tabel hasil perhitungan struktur tumpuan jepit – jepit di atas dapat terlihat bahwasanyapeningkatan kapasitas momen terjadi peningkatan yang signifikan perbandingannya terhadap profilstandard adalah pada bagian potongan profil modifikasi bagian perletakan tanpa lubang pada semua(tiga) tipe bentang. Sedangkan pertambahan tegangan dan defleksi sama dengan struktur tumpuansendi – rol, yaitu terjadi perubahan yang signifikan pada bagian tengah bentang yang berlubang padasemua (tiga) tipe bentang.
10
4.2 Pembahasan
4.2.1 Bentang Pendek
4.2.2 Bentang Menengah
Profil balok awal perencanaan pada percobaan Bentang Pendek.
Momen maksimum yang dapat ditahan oleh profil balok ini adalah :
Mn = 441 ft-kips
Momen maksimum yang dapat ditahan oleh profil balok modifikasi pada bagian yang berlubang :
Mn = 432.48 ft-kips
Mn = -2% ft-kips (terjadi pengurangan akibat adanya lubang)
Momen maksimum yang dapat ditahan oleh profil balok modifikasi pada bagian tanpa lubang :
Mn = 505.6 ft-kips
Mn = 15% ft-kips
Mn = 6% ft-kips
W10x112
Peningkatan kapasitas momen dari profil balok modifikasi yang padanya terdapat lubang terhadap profilbalok awal perencanaan Bentang pendek adalah :
Peningkatan kapasitas momen dari profil balok modifikasi yang padanya tidak terdapat lubang terhadapprofil balok awal perencanaan Bentang pendek adalah :
Rata-rata nilai peningkatan kapasitas momen dari profil balok modifikasi terhadap profil balok awalperencanaan Bentang pendek adalah :
Profil balok awal perencanaan pada percobaan Bentang Pendek.
Momen maksimum yang dapat ditahan oleh profil balok ini adalah :
Mn = 3926.7 ft-kips
Momen maksimum yang dapat ditahan oleh profil balok modifikasi pada bagian yang berlubang :
Mn = 5151.1 ft-kips
Mn = 31% ft-kips
Momen maksimum yang dapat ditahan oleh profil balok modifikasi pada bagian tanpa lubang :
Mn = 5253.6 ft-kips
Mn = 34% ft-kips
Mn = 32% ft-kips
W18x97
Peningkatan kapasitas momen dari profil balok modifikasi yang padanya terdapat lubang terhadap profilbalok awal perencanaan Bentang pendek adalah :
Peningkatan kapasitas momen dari profil balok modifikasi yang padanya tidak terdapat lubang terhadapprofil balok awal perencanaan Bentang pendek adalah :
Rata-rata nilai peningkatan kapasitas momen dari profil balok modifikasi terhadap profil balok awalperencanaan Bentang pendek adalah :
11
4.2.3 Bentang Panjang
5. SIMPULAN DAN SARAN
Tugas akhir ini membahas tentang perencanaan balok sederhana dengan profil baja WF yangdimodifikasi dalam rangka menambah kapasitas momen. Dari hasil percobaan dengan cara membuat 3(tiga) contoh tipe bentang balok, maka didapatkan hasil sesuai dengan analisa perhitunganperencanaan.
5.1 Simpulan
Dengan memodifikasi penampang melintang dan memanjang profil WF dengan caramemotongnya sedemikian rupa yang disesuaikan dengan kebutuhan kapasitas momen pada sepanjangbentang balok, maka didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
a. Peningkatan kapasitas momen yang signifikan pada struktur balok tumpuan sendi – rol terjadipada potongan profil modifikasi bagian tengah bentang tanpa lubang, sedangkan pada strukturbalok tumpuan jepit – jepit terjadi pada potongan profil modifikasi bagian perletakan tanpalubang
b. Tegangan dan defleksi bertambah signifikan pada bagian tengah bentang yang berlubang, baikpada struktur balok tumpuan sendi – rol maupun tumpuan jepit - jepit
c. Dengan menambah tinggi penampang profil pada bagian bentang balok yang padanya terjadimomen besar, dengan adanya lubang pada balok bentang pendek terjadi pengurangankapasitas momen sebesar 2%, sedangkan pada balok bentang menengah terjadi penambahankapasitas momen sebesar 31%, sementara itu, pada balok bentang panjang tidak terlaluberpengaruh, hanya bertambah 0,07% terhadap balok awal perencanaan.
d. Pada penampang profil yang dimodifikasi yang padanya tidak terdapat lubang pemotonganhasil modifikasi, kapasitas momen juga berubah. Pada balok bentang pendek terjadipenambahan kapasitas momen sebesar 15%, sedangkan pada balok bentang menengah terjadipenambahan kapasitas momen sebesar 34%, sementara itu, pada balok bentang panjang tidakterlalu berpengaruh karena bertambah kemampuannya sebesar 0,24%.
Profil balok awal perencanaan pada percobaan Bentang Pendek.
Momen maksimum yang dapat ditahan oleh profil balok ini adalah :
Mn = 27280 ft-kips
Momen maksimum yang dapat ditahan oleh profil balok modifikasi pada bagian yang berlubang :
Mn = 27299 ft-kips
Mn = 0.07% ft-kips
Momen maksimum yang dapat ditahan oleh profil balok modifikasi pada bagian tanpa lubang :
Mn = 27345 ft-kips
Mn = 0.24% ft-kips
Mn = 0.15% ft-kips
W27x336
Peningkatan kapasitas momen dari profil balok modifikasi yang padanya terdapat lubang terhadap profilbalok awal perencanaan Bentang pendek adalah :
Peningkatan kapasitas momen dari profil balok modifikasi yang padanya tidak terdapat lubang terhadapprofil balok awal perencanaan Bentang pendek adalah :
Rata-rata nilai peningkatan kapasitas momen dari profil balok modifikasi terhadap profil balok awalperencanaan Bentang pendek adalah :
12
e. Dari perhitungan peningkatan kapasitas momen tersebut diambil rata-rata peningkatankapasitas momen tiap tipe bentangnya. Pada bentang pendek terjadi penambahan kapasitasmomen sebesar 6%, pada bentang menengah sebesar 32%, sedangkan pada bentang panjangtidak bertambah banyak atau sebesar 0,15%
f. Meskipun pada hasil modifikasi profil terdapat lubang pada bagian web, hal tersebut tidakterlalu berpengaruh untuk mengurangi kapasitas momen rencana dari profil, hal inidikarenakan momen yang terjadi sangat berpengaruh terhadap bagian flange.
g. Kapasitas gaya geser dari profil hasil modifikasi yang pada bagian web nya berlubang menjadiberkurang. Hal ini menunjukkan bahwasanya gaya geser yang terjadi pada balok sangatberpengaruh terhadap bagian web.
h. Hasil modifikasi profil pada tumpuan sendi – rol, apabila dibalik posisi penyambungannya(badan membesar di daerah tengah bentang menjadi di daerah perletakan) tidak bisa diaplikasikan untuk tumpuan jepit – jepit untuk bentang panjang karena struktur melebihidefleksi izin dan tegangan lentur izin. Sedangkan untuk bentang pendek dan menengah bisadiaplikasikan.
5.2 Saran
Dari hasil penelitian terbukti bahwa dengan memodifikasi penampang profil ternyata dapatmenambah kapasitas momennya. Namun, dalam teknis modifikasi penampang profil yangdirencanakan, perlu diteliti lebih lanjut. Hal-hal yang membutuhkan penelitian perhitungan lebih lanjuttersebut adalah sebagai berikut :
a. Dalam teknis pemotongan geometri penampang balok yang dimodifikasi, diperlukanpenyambungan dengan las. Mutu las bermacam-macam tergantung dengan kebutuhan. Karenadalam tugas akhir ini mutu las telah dianggap mampu dan tidak berpengaruh dalamsambungan profil modifikasi, maka diperlukan penelitian lebih lanjut mengenai hubunganantara mutu las sambungan dengan kekuatan balok hasil modifikasi terhadap beban yangbekerja
b. Dari sampel yang diberikan dalam metodologi penelitan tugas akhir ini, diberikan baloksederhana sebagai contoh kasus. Maka akan lebih menarik lagi jika dilakukan penelitian lebihlanjut mengenai perlakuan profil balok hasil modifikasi bila terjadi pada struktur balokmenerus atau portal.
c. Dikarenakan modifikasi penampang baja pada penelitian ini hanya meninjau dari segikekuatan struktur, maka perlu diteliti lebih lanjut untuk dilaksanakan trial di laboratorium ataupelaksanaan di lapangan guna mendapatkan penelitian dari segi metode pelaksanaan yangmengarah pada biaya produksi profil hasil modifikasi.
DAFTAR PUSTAKA
American Institute of Steel Construction. 1994. Manual of Steel Construction Load and ResistanceFactor Design, Second Edition, AISC, USA.
Ariestadi, Dian. 2008. Teknik Struktur Bangunan, Jilid III, Direktorat Pembinaan Sekolah MenengahKejuruan, Jakarta.
Departemen Pekerjaan Umum. 2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja untuk Bangunan Gedung,Jakarta.
McKenzie, W.M.C. Examples in Structural Analysis, Taylor and Francis Group, London and NewYork.
13
Marhiyanto, Bambang. 2007. Kamus Teknik Lengkap Cetakan I, PT Serba Jaya, Surabaya.
Salmon, Charles G. Dan John E. Johnson, 1992. Struktur Baja Desain dan Perilaku dengan penekananpada Load and Resistance Factor Design, Edisi Ketiga, Jilid I, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Spiegel, Leonard P.E. dan F Limbrunner, George, P.E., 1991, Desain Baja Struktural Terapan, PT.Eresco, Bandung.
Sumargo. 2006. Konsep Perancangan Struktur Baja – ASD dan LRFD, Bandung.
Zainuri, Ach. Muhib, ST, MT. 2008. Kekuatan Bahan, Andi, Yogyakarta
Zuhri, Syaifuddin. 2011. Sistim Struktur Pada Bangunan Bertingkat, Edisi Pertama, Cetakan Pertama,Yayasan Humaniora, Klaten.