13
1 MODIFIKASI PENAMPANG BAJA PADA STRUKTUR BALOK SEBAGAI 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 steel construction.Practically, steel structures design make the best the use of mechanics of material, structure analysis 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 is simple beam, that designed with W shapes. The simple beam divided into two kind of join restraints and three kind 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 to moment free body diagram that the section of cutting is done by trial and error in auto cad program until finding the best shape to be join each other, and then this W shapes going to be open web tappered beam. After checking is done by calculate the strength and stiffnes of beam and also the stress doesn’t overstep the limitations by the code, so there are an increment in moment capacity, decrement of stress and deflection of structures. In average value, modificated shape has increase the moment capacity. In short span, it has increase six percent,middle span 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 baja pada khususnya. Pada prakteknya, desain struktur baja memanfaatkan penggunaan dari mekanika bahan, analisa struktur dan juga memperhatikan peraturan desain demi menjamin keamanan perencanaan struktur yang efektif dan efisien. Modifikasi penampang profil bertujuan untuk mengoptimalisasi kapasitas momen dari struktur. 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 dengan tumpuan sendi rol, sedangkan balok kedua dengan tumpuan jepit jepit. Bentangan terdiri dari bentang pendek, menengah dan bentang panjang.Kemudian profil WF ini dimodifikasi disesuaikan dengan diagram momen yang mana proses pola pemotongannya telah dilakukan dengan program auto cad dengan cara trial and error sampai menemukan bentuk terbaik dari pola sambungan yang bisa digabungkan, lalu profil WF ini menjadi bentuk profil tampang membesar dengan badan terbuka (Open web tapered beam). Setelah pengecekan dilakukan dengan perhitungan pemeriksaan kekuatan dan kekakuan balok serta tegangan yang terjadi tidak melewati yang diizinkan peraturan, maka terdapat peningkatan kapasitas momenm penurunan tegangan dan defleksi dari struktur. Dari hasil rata ratanya profil modifikasi dapat meningkatkan kapasitas momen Pada struktur bentang pendek, kapasitas momen meningkat enam persen, bentang menengah meningkat tiga puluh dua 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 terbukti dengan adanya penelitian dari segi material, metode perencanaan dan pelaksanaan dalam industri konstruksi. Salah satunya adalah material Baja sebagai bahan utama struktur. Sehubungan dengan itu, pada prakteknya desain struktur dewasa ini memanfaatkan

Jurnal modif profil balok baja ali hasan

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Jurnal modif profil balok baja ali hasan

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

Page 2: Jurnal modif profil balok baja ali hasan

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.

Page 3: Jurnal modif profil balok baja ali hasan

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).

Page 4: Jurnal modif profil balok baja ali hasan

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.

Page 5: Jurnal modif profil balok baja ali hasan

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.

Page 6: Jurnal modif profil balok baja ali hasan

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

Page 7: Jurnal modif profil balok baja ali hasan

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.

Page 8: Jurnal modif profil balok baja ali hasan

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

Page 9: Jurnal modif profil balok baja ali hasan

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.

Page 10: Jurnal modif profil balok baja ali hasan

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 :

Page 11: Jurnal modif profil balok baja ali hasan

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 :

Page 12: Jurnal modif profil balok baja ali hasan

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.

Page 13: Jurnal modif profil balok baja ali hasan

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.