Prosedur Desain Elemen Lentur Baja (Part II)

Meneruskan dari postingan sebelumnya kita akan membahas prosedur perancangan elemen lentur pada baja. Langsung saja ya,

1. Menentukan momen ultimit (Mu), yang diperoleh dari perhitungan analisis struktur (manual/software)
2. Memilih profil baja yang memenuhi syarat
   a. Kekuatan
   Asal usulnya M = Zx * fy.

   Di tabel baja Zx itu adalah Sections Modulus, atau yang kita sepakati disini dengan simbol Sx. Maka diperlukan faktor konversi dari Sx ke Zx dengan nilai 1.5, maka:

   

   Dari minimal Sx yang didapatkan, maka dari tabel profil baja dapat dicari profil yang nilai Sx-nya mendekati dengan Sx minimal.

   b. Serviceability
   Dengan nilai δ ijin untuk elemen balok induk adalah sebesar L/360, dan untuk elemen balok anak adalah sebesar L/240.
   Pemilihan profil, dipilih yang Sx dan Ix-nya mendekati Sx dan Ix minimal

3. Pengecekan profil
   a. Kelangsingan
   Cek kelangsingan pada sayap dan badan penampang (profil WF). Kelangsingan (λ) adalah rasio antara panjang dan ketebalan sayap atau badan.

   

   fr = tegangan sisa (70 Mpa untuk penampang dirol dan 115 Mpa untuk penampang dilas)

   Ada tiga kategori kelangsingan, yaitu kompak, tidak kompak, dan langsing.
   λ < λp  (Kompak)
   λp < λ < λr (Tidak Kompak)
   λ > λr (Langsing)

   Agar lebih gampang diingat, perhatikan grafik ini.

   

   b. Kriteria Panjang bentang
   Untuk kriteria panjang bentang ada tiga kategori yaitu bentang pendek, menengah, dan panjang. Untuk mengetahuinya, maka perlu menghitung:
   
   

4. Menentukan nilai momen nominal penampang berdasarkan kriteria kelangsingan dan panjang bentang.
   a. Kelangsingan
   Untuk kriteria kelangsingan, lebih mudahnya tinggal dilihat saja grafiknya. Karena nilai Mp dan Mr sudah dihitung (Mp = Zx.fy, dan Mr = Sx.(fy-fr), λp dan λr juga, maka nilai Mn dapat diketahui. Untuk penampang kompak maka nilai Mn = Mp = Zx * fy. Dan untuk penampang tidak kompak maka nilai Mn didapatkan dari hasil interpolasi.
   Untuk penampang langsing ada dua tipe kelangsingan, yaitu sayap langsing atau badan langsing.

   

   b. Bentang Panjang

   Untuk kriteria panjang bentang, nilai Momen Nominal hampir sama dengan kelangsingan, dapat dilihat dari grafiknya. Tetapi pada kriteria bentang menengah, nilai momen harus dikalikan faktor pengali momen (Cb)

   

   Untuk bentang pendek Mn = Mp. Dan untuk bentang menengah nilai Mn didapat dari hasil interpolasi lalu dikalikan Cb.

   

5. Pengecekan Kapasitas Penampang
   Setelah mendapatkan momen nominal dari kriteria kelangsingan dan panjang bentang, dipilih nilai momen nominal yang paling kecil. Ada tiga pengecekan, yaitu tahanan lentur, tahanan geser, dan hubungan antara lentur dan geser. Profil yang dipilih harus memenuhi syarat:
   a. Tahanan Lentur
   Mu < Mn ø
   b. Tahanan Geser
   Vu < Vn ø
   Vn = 0.6 *fy*Aw
   Karena yang akan mengalami geser pada profil WF adalah plat badan maka yang perlu diperhitungkan adalah Aw (Luas web (badan))
   c. Interaksi geser dan lentur

   

6. Cek lendutan
   Jika semuanya ok, maka profil dapat dipakai. Jika ada yang belum ok, maka anda kurang beruntung, silahkan coba profil yang lain 😀 . Perhitungan ini berdasarkan SNI 03-1729-2002 Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. Untuk tahu lebih detailnya silahkan dilihat lagi SNInya 🙂

Prosedur Desain Elemen Lentur Baja (Part I)

Lama sekali saya tidak posting, berhubung akhir-akhir ini saya sibuk sekali.. Sibuk mencari kesibukan 😀

Postingan kali ini adalah tentang struktur baja, desain elemen lentur. Saya baru selesai tugas Perancangan Bangunan Gedung, kebetulan saya dapat material baja. Jadi mumpung masih ingat, saya share sedikit yang saya tahu (kebetulan saya tahunya cuma sedikit 😀 )

Okay, kita mulai saja. Elemen lentur. Apa sih elemen lentur? Ya intinya elemen yang melentur. Udah gitu aja, daripada panjang lebar malah ga ngerti. Elemen lentur di sini adalah balok. Baja adalah material yang memiliki kondisi plastis. Ini gambarnya, (yang ini gambarnya ngopi dari web lain)

Nah, elemen lentur pada baja didesain sampai pada kondisi plastis, bukan pada kondisi elastis. Pada saat awal pembebanan tegangan akan terus bertambah sampai mencapai tegangan leleh (fy), kemudian serat bagian dalamnya pun tegangannya ikut bertambah sampai tegangan leleh juga. Agar tambah bingung kita lihat gambarnya.

Pada kondisi a adalah pembebanan awal, tegangannya kurang dari  tegangan leleh. Pada kondisi b adalah batas kondisi elastis, tegangan yang terjadi pada serat terluar sama dengan tegangan leleh. Kondisi c tegangan tetap pada tegangan leleh diikuti serat terdalamnya. Pada kondisi d seluruh penampang pada tegangan leleh, kondisi ini adalah batas kondisi plastis.

Asal usul rumus momen pada (b) dan (d), sebenarnya sederhana. Hanya persamaan momen seperti pada umumnya

C = volume prisma atas
= σ * ½ h * 0.5 * b

C = T

Jika ditinjau dari T, maka
M = C * 2/3 h
= fy * ½ h * 0.5 * b * 2/3 h
= fy * 1/6 * b * h²
Karena Sx = 1/6 bh², maka
M = Sx * fy

Begitu loh asal mulanya, sedangkan untuk kondisi (d):

C = volume balok atas
= σ * ½ h * b

C = T

Jika ditinjau dari T, maka
M = C * 1/2 h
= fy * ½ h * b * 1/2 h
= fy * 1/4 * b * h²

Karena Zx = 1/4 bh², maka
M = Zx * fy

Ya begitulah asal usul dari rumus momen leleh dan momen plastis. Untuk prosedur desain elemen lentur baja, karena kalau di sini terlalu panjang kita lanjut di postingan selanjutnya ya 🙂