web viewoleh karena itu baja banyak dipakai sebagai bahan struktur, misalnya untuk rangka utama...
TRANSCRIPT
BAB I
STRUKTUR BAJA
Baja adalah suatu jenis bahan bangunan yang berdasarkan pertimbangan ekonomi,
sifat, dan kekuatannya, cocok untuk pemikul beban. Oleh karena itu baja banyak dipakai
sebagai bahan struktur, misalnya untuk rangka utama bangunan bertingkat sebagai kolom dan
balok, sistem penyangga atap dengan bentangan panjang seperti gedung olahraga, hanggar,
menara antena, jembatan, penahan tanah, fondasi tiang pancang, bangunan pelabuhan,
struktur lepas pantai, dinding perkuatan pada reklamasi pantai, tangki-tangki minyak, pipa
penyaluran minyak, air, atau gas.
Struktur baja terbagi atas 3 kategori:
Struktur rangka, dengan elemen-elemen tarik, tekan, dan lentur
Struktur cangkang (elemen tarik dominan)
Struktur tipe suspensi (elemen tarik dominan)
Gambar Struktur Rangka Batang pada Jembatan
Gambar Struktur Rangka Batang Kuda-Kuda
Gambar Struktur Cangkang (shell structure)
Gambar Struktur Cangkang di Australia (shell structure)
Gambar Suspension Bridge
SISTEM STRUKTUR RANGKA BATANG INDUSTRI
Bentang < 20 m -> tanpa haunchBentang > 20 m -> dengan haunch
Bentang 40 – 70 m
Bentang > 70 m Rangka Batang Ruang
Panjang sampai (60-80 m)
Panjang melebihi (60-80 m)
BAB II
SIFAT-SIFAT BAJA
Sifat mekanis suatu bahan adalah kemampuan bahan tersebut memberikan
perlawanan apabila diberikan beban pada bahan tersebut. Atau dapat dikatakan sifat mekanis
adalah kekuatan bahan didalam memikul beban yang berasal dari luar. Sifat mekanis pada
baja meliputi:
Regangan (e) : besar deformasi perpanjang awal (tanpa satuan)
Tegangan (s) : gaya per satuan luas dalam satuan Mpa.
Elongation : pertambahan panjang pada pengujian tarik (%).
Kekuatan tarik (tensile strength) : besar tegangan (gaya) yang diperlukan unutk
mematahkan atau memutuskan benda uji.
Kekuatan leleh (yield strength) : besar tegangan yang diperlukan untuk mencapai
regangan plastis 0.2%.
Keliatan (ductility) : besar regangan maksimal yang dapat terjadi pada saat benda uji
patah atau putus dalam satuan persen (%).
Kekerasan (hardness) : ketahanan bahan terhadap penetrasi dipermukaannya, yang
dinyatakan dalam Bilangan kekerasan Brinell (BHN), Vickers (DPH) dan atau kekerasan
Rockwell (R). BKB dihitung berdasarkan luas daerah lekukan yang ditimbulkan,
sedangkan R dihitung berdasarkan dalamnya lekukan.
Keuletan (toughness) : daya tahan bahan terhadap lenturan dan puntiran – puntiran
berulang – ulang yang diukur dari besarnya energi yang diperlukan untuk mematahkan
suatu benda uji yang dinyatakan dalam satuan joule. Penilaian keuletan dilakukan dengan
tes Charpy atau Izod.
Kekuatan Baja.
Sifat penting pada baja adalah kuat tarik. Pada saat baja diberi beban, maka baja akan
cenderung mengalami deformasi/perubahan bentuk. Perubahan bentuk ini akan menimbulkan
regangan/strain, yaitu sebesar terjadinya deformasi tiap satuan panjangnya. Akibat regangan
tersebut, didalam baja terjadi tegangan/stress sebesar, , dimana P = beban yang membebani
baja, A = luas penampang baja. Pada waktu baja diberi beban, maka terjadi regangan. Pada
waktu terjadi regangan awal, dimana baja belum sampai berubah bentuknya dan bila beban
yang menyababkan regangan tadi dilepas, maka baja akan kembali ke bentuk semula.
Regangan ini disebut dengan regangan elastis karena sifat bahan masih elastis. Perbandingan
antara tegangan dengan regangan dalam keadaan elastis disebut dengan “Modulus
Elastisitas/Modulus Young”. Ada 3 jenis tegangan yang terjadi pada baja, yaitu :
- tegangan , dimana baja masih dalam keadaan elastis
- tegangan leleh, dimana baja mulai rusak/leleh
- tegangan plastis, tegangan maksimum baja, dimana baja mencapai kekuatan
maksimum.
Tegangan Leleh
Tegangan leleh sering disebut sebagai perilaku baja dimana pada saat ditarik dengan
tegangan tertentu, baja tersebut tidak dapat kembali ke panjang mula-mulanya pada saat
sebelum ditarik. Oleh karena itu sering dipakai asumsi bahwa tegangan leleh adalah tegangan
yang dapat menimbulkan regangan tetap sebesar 0,2%, sehingga tegangan leleh dapat
ditentukan dengan menarik garis lurus sejajar dengan kurva linier, melalui titik pada sumbu X
yang menunjukkan regangan sebesar 0,2% (Gambar 1.4)
Mutu baja dapat digolongkan dalam beberapa tingkatan sesuai dengan kekuatan baja
tersebut, berikut adalah mutu baja yang terdapat di pasaran :
Jenis Baja
Tegangan putus
minimum, fu
(MPa)
Tegangan leleh
minimum, y f
(MPa)
Peregangan
minimum
(%)
BJ 34 340 210 22
BJ 37 370 240 20
BJ 41 410 250 18
BJ 50 500 290 16
BJ 55 550 410 13
Sifat-sifat mekanis lainnya
Sifat-sifat mekanisme lainnya baja struktural untuk perencanaan adalah sebagai
berikut :
Modulus elastis : E = 200.000 Mpa
Modulus geser : G = 80.000 Mpa
Nisbah poisson : = 0,3
Koefisien pemuaian : = 12 . 10-6 / oC
BAB 3
PROFIL TUNGGAL
PROFIL GABUNGAN
Keterangan :Profil siku 60x60x6 mm (2 buah)Pelat 200x10 mm
Spesifikasi Profil siku : A = 6,91 cm2
Ix/Iy = 22,8 cm4
W = 5,29 cm3
Spesifikasi pelat : A = 20 cm2
Ix = 1/12*b*h3
= 1/12*1*203
= 666,67 cm4
Wx = 1/6*b*h2
= 1/6*1*202
= 400/6= 66,67 cm3
Titik berat profil gabungan : Y = ((6,91*183,1)+(6,91*183,1)+(20*100)) / (6,91+6,91+20)
= (1265,221 + 1265,221 + 2000) / (33,82)= 4530,442/33,82= 134
X = ((6,91*43,1)+(6,91*86,9)+(20*65)) / (6,91+6,91+20)= (297,821 + 600,479 + 1300) / (33,82)= 2198,3 / 33,82= 65
Apabila sama dengan ijin = 1600 kg/cm2, maka :
M = 1600*((5,29*2)+66,67)= 1600*77,25= 123600 kgcm 1,24 tm
Keterangan :
M
= kip W
Profil siku 60x60x6 mm (4 buah)Pelat 200x10 mm
Spesifikasi Profil siku : A = 6,91 cm2
Ix/Iy = 22,8 cm4
W = 5,29 cm3
Spesifikasi pelat : A = 20 cm2
Ix = 1/12*b*h3
= 1/12*1*203
= 666,67 cm4
Wx = 1/6*b*h2
= 1/6*1*202
= 400/6= 66,67 cm3
Titik berat profil gabungan : Y = ((6,91*183,1)+(6,91*183,1)+(6,91*16,9)+(6,91*16,9)+(20*100))/
(6,91+6,91+20+6,91+6,91)= (1265,221 + 1265,221 + 2000 + 116,779 + 116,779) / (47,64)= 4764/47,64= 100
X = ((6,91*43,1)+(6,91*86,9)+(6,91*43,1)+(6,91*86,9)+(20*65))/ (6,91+6,91+20+6,91+6,91)
= (297,821 + 600,479 + 1300 + 297,821 + 600,479 +) / (47,64)= 3096,6 / 47,64= 65
Apabila sama dengan ijin = 1600 kg/cm2, maka :
M = 1600*((5,29*4)+66,67)= 1600*87,83= 140528kgcm 1,4 tm
M
= kip W
Keterangan :Profil siku 60x60x6 mm (4 buah)Pelat badan 200x10 mmPelat sayap 130x7 mm (2 buah)
Spesifikasi Profil siku : A = 6,91 cm2
Ix/Iy = 22,8 cm4
W = 5,29 cm3
Spesifikasi pelat badan: A = 20 cm2
Ix = 1/12*b*h3
= 1/12*1*203
= 666,67 cm4
Wx = 1/6*b*h2
= 1/6*1*202
= 400/6= 66,67 cm3
Spesifikasi pelat sayap: A = 9,1 cm2
Ix = 1/12*b*h3
= 1/12*13*0,73
= 0,3716 cm4
Wx = 1/6*b*h2
= 1/6*13*0,72
= 1,061 cm3
Titik berat profil gabungan : Y = ((6,91*190,1)+(6,91*190,1)+(6,91*23,9)+(6,91*23,9)+(20*107)
(9,1*3,5)+ (9,1*210,5))/ (6,91+6,91+20+6,91+6,91+9,1+9,1)= (1313,59+1313,59+2140+165,15+165,15+31,85+1915,55)/(65,84)= 7044,88/65,84= 107
X = ((6,91*43,1)+(6,91*86,9)+(6,91*43,1)+(6,91*86,9)+(20*65)+(9,1*65)+ (9,1+65)/(6,91+6,91+20+6,91+6,9+9,1+9,11)
= (297,821+600,479+1300+297,821+600,479+591,5+591,5) / (65,84)= 4279,6 / 65,84= 65
Apabila sama dengan ijin = 1600 kg/cm2, maka :
M = 1600*((5,29*4)+66,67+(1,061*2))= 1600*89,952= 143923,2 kgcm 1,44 tm
M
= kip W
Keterangan :Profil IWF 200x100Pelat sayap 100x5 mm
Spesifikasi Profil IWF : A = 27,16 cm2
Ix/Iy = 1840 cm4
W = 184 cm3
Spesifikasi pelat : A = 5 cm2
Ix = 1/12*b*h3
= 1/12*10*0,53
= 0,1041 cm4
Wx = 1/6*b*h2
= 1/6*10*0,52
= 0,416 cm3
Titik berat profil gabungan : Y = ((27,16*105)+(5*2,5)+(5*207,5)) / (27,16+5+5)
= (2851,8 + 12,5 + 1037,5) / (37,16)= 3901,8/37,16
= 105 X = ((27,16*50)+(5*50)+(5*50)) / (27,16+5+5)
= 1858/37,16= 50
Apabila sama dengan ijin = 1600 kg/cm2, maka :
M = 1600*((184)+(0,416*2))= 1600*184,832= 295731,2 kgcm 2,96 tm
Keterangan :
M
= kip W
Profil IWF 200x100 (2buah)Pelat badan 200x10 mmProfil siku 60x60x6 (4 buah)
Spesifikasi Profil IWF : A = 27,16 cm2
Ix = 1840 cm4
Wy = 26,8 cm3
Spesifikasi Profil siku : A = 6,91 cm2
Ix/Iy = 22,8 cm4
Wx = 5,29 cm3
Spesifikasi pelat : A = 20 cm2
Ix = 1/12*b*h3
= 1/12*1*203
= 666,67 cm4
Wx = 1/6*b*h2
= 1/6*1*202
= 400/6= 66,67 cm3
Titik berat profil gabungan : Y = ((6,91*183,1)+(6,91*183,1)+(6,91*16,9)+(6,91*16,9)+(20*100)+
(27,16*-2,25)+(27,16*202,25)) / (6,91+6,91+20+6,91+6,91+27,16+27,16))
= (1265,221+1265,221+2000 +116,779+ 116,779-61,1+5493,1)/ (101,96)= 10196/101,96= 100
X = ((6,91*43,1)+(6,91*86,9)+(6,91*43,1)+(6,91*86,9)+(20*65)+27,16*65)+(27,16*65))/ (6,91+6,91+20+6,91+6,91+27,16+27,16))
= (297,821+600,479+1300+297,821+600,479+3530,8) / (101,96)= 6627,4 / 101,96= 65
Apabila sama dengan ijin = 1600 kg/cm2, maka :
M = 1600*((5,29*4)+66,67+(26,8*2))= 1600*141,43= 226288 kgcm 2,26 tm
Keterangan :Profil UNP 180x90x7x10,5 (2buah)Pelat badan 300x10 mmProfil siku 60x60x6 (2 buah)
Spesifikasi Profil UNP : A = 27,2 cm2
M
= kip W
Ix = 1380 cm4
Wx = 150 cm3
Spesifikasi Profil siku : A = 6,91 cm2
Ix/Iy = 22,8 cm4
Wx = 5,29 cm3
Spesifikasi pelat : A = 30 cm2
Ix = 1/12*b*h3
= 1/12*1*303
= 2250 cm4
Wx = 1/6*b*h2
= 1/6*1*302
= 150 cm3
Titik berat profil gabungan : Y = ((6,91*16,9)+(6,91*16,9)+(30*150)+(27,2*255)+(27,2*255))
/ (6,91+6,91+30+27,2+27,2)= (116,78+116,78+4500 +6936+ 6936) / 98,22= 18605,56/98,22= 189,43
X = ((6,91*43,1)+(6,91*86,9)+(30*65)+(27,2*38,5)+(27,2*91,5))/ (6,91+6,91+30+27,2+27,2)
= (297,821+600,479+1950+1047,2+2488,8)/ 98,22= 6384,3 / 98,22= 65
Apabila sama dengan ijin = 1600 kg/cm2, maka :
M = 1600*((5,29*2)+150+(150*2))= 1600*460,58= 736928 kgcm 7,37 tm
M
= kip W
Soal
Rav = 1/2Q + ½ P= 3,5 + 2,5= 6 ton
Mmax = 6 x 3,5 – 3,5 x 1,75= 21 – 6,125= 14,875 tm
Pemilihan profil tunggal PROFIL UNP (380X100X13X20)
Apabila sama dengan ijin = 1600 kg/cm2, maka :
M = 1600*924= 1478400 kgcm 14,78 tm < 14,87 tm (dipilih karena profil yang terbesar)
PROFIL IWF (396X199)
M
= kip W
M
= kip W
Apabila sama dengan ijin = 1600 kg/cm2, maka :
M = 1600*1010= 1616000 kgcm 16,16 tm > 14,875 tm
PROFIL Double Siku (2L 250x250x35x12)
Apabila sama dengan ijin = 1600 kg/cm2, maka :
M = 1600*1038,18= 1661088 kgcm 16,61 tm > 14,875 tm
Pemilihan profil gabungan
Dari semua profil gabungan yang saya desain, tidaka ada yang memenuhi syarat.
Tetapi apabila menggunakan profil gabungan seperti di atas maka ukuran profilnya harus diganti menjadi :
Spesifikasi Profil UNP (200x90x8x13,5) : A = 28,65 cm2
Ix = 2490 cm4
Wx = 249 cm3
Spesifikasi Profil siku (130x130x12) : A = 29,76 cm2
M
= kip W
Ix/Iy = 467 cm4
Wx = 48,89 cm3
Spesifikasi pelat 450x10: A = 60 cm2
Ix = 1/12*1*453
= 1/12*1*453
= 7593,75 cm4
Wx = 1/6*b*h2
= 1/6*1*452
= 337,5 cm3
W total = (249*2) + (49,89*2) + 337,5= ( 498 + 99,78 + 337,5 ) = 935,28 cm3
M = 935,28 * 1600 = 14,96448 tm > 14,875 tm
BAB 5
KUAT TARIK BAJA PROFIL
Baja double siku (equal angle)
Baja IWF (Wide Flange)
Mencari Ukuran Profil Sesuai Besar Gaya
Tugas BajaSambungan Baut Sekuat Profil
TUGAS BAJASambungan Baut Sekuat Momen
SOAL 1
Jawab
Dengan, y1 = 20 cm ; dan y2 = 10 cm
Soal 2
Karena momen yang bekerja berada dibagian bawah, jadi F terbesar berada di baut bagian bawah.
y2 = 8 cm ; dan y1 = 16 cm
Karena Ngeser lebih kecil dari Ntumpu, maka yang digunakan adalah Ngeser dikali dengan jumlah baut dalam 1 baris :
7052,8 x 4 = 28221,2 kg
Fbaut = F1 = 28221,2 kg