Tugas 1 Konstruksi Baja - Robbi Bayuaji Nugroho 1117030063.docx

TUGAS KONSTRUKSI BAJA

DISUSUN OLEH : ROBBI BAYUAJI NUGROHO 1117030063 TEKNIK SIPIL 2 - GEDUNG 3 2019

KATA PENGANTAR Dengan menyebut nama Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Panyayang, Kami panjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat-Nya, yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya kepada kami, sehingga saya dapat menyelesaikan tugas mata kuliah Konstruksi Baja. Tugas ini telah saya susun dengan maksimal dan mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga dapat memperlancar pembuatan tugas ini. Untuk itu saya menyampaikan banyak terima kasih kepada semua pihak yang telah berkontribusi dalam pembuatan tugas ini. Terlepas dari semua itu, Saya menyadari sepenuhnya bahwa masih ada kekurangan baik dari segi susunan kalimat maupun tata bahasanya. Oleh karena itu dengan tangan terbuka kami menerima segala saran dan kritik dari pembaca agar kami dapat memperbaiki makalah ini. Akhir kata saya berharap semoga tugas ini dapat memberikan manfaat maupun inpirasi terhadap pembaca.

Depok, 9 Maret 2019

Robbi Bayuaji Nugroho

BAB I. PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Baja merupakan salah satu bahan yang biasa digunakan dalam suatu konstruksi. Suatu konstruksi yang berbahan utama baja dinamakan konstruksi baja. Baja sendiri memiliki keuntungan dan kerugian dalam pengunaannya. Oleh karena itu pada tugas ini ada dibahas apa itu konstruksi, struktur, keuntungan dan kerugiannya dan rumus-rumus tegangan. 1.2 Rumusan Masalah 1. Apa itu Struktur? 2. Apa itu Konstruksi? 3. Apa kelebihan dan kerugian suatu konstruksi yang menggunakan struktur baja? 4. Apa saja rumus-rumus tegangan? dan jelaskan maksudnya 1.3 Tujuan 1. Memahami arti dari konstruksi dan struktur 2. Mengetahui kelebihan dan kerugian menggunakan baja dalam konstruksi 3. Memahami rumus-rumus tegangan

BAB II. PEMBAHASAN A. Definisi Struktur Struktur memiliki banyak artian secara luas, sebelum lebih jauh, menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia : struktur/struk·tur/ n 1 cara sesuatu disusun atau dibangun; susunan; bangunan; 2 yang disusun dengan pola tertentu; 3 pengaturan unsur atau bagian suatu benda; 4 ketentuan unsur-unsur dari suatu benda; 5 pengaturan pola dalam bahasa secara sintagmatis; Pengertian Struktur menurut beberapa sumber : • https://id.wikipedia.org/wiki/Struktur menjelaskan : “Struktur benda adalah sifat fundamental bagi setiap sistem yang dalam penggunaannya sering dapat di petukarkan dengan kata-kata. Identifikasi suatu struktur adalah suatu tugas subjektif, karena tergantung pada asumsi kriteria bagi pengenalan bagian-bagiannya, dan hubungan mereka. Karenanya, identifikasi kognitif suatu struktur berorientasi tujuan, dan tergantung pada pengetahuan yang ada. Menurut Prof. Benny H. Hoed, struktur adalah bangun (teoretis) yang terdiri atas unsur-unsur yang berhubungan satu sama lain dalam satu kesatuan. Struktur ada struktur atas, struktur bawah. Struktur mempunyai sifat: Totalitas, Transformatif, Otoregul” • http://alfianarsitek.blogspot.com/2017/01/pengertian-struktur-dankonstruksi.html/ menjelaskan : “ Struktur adalah bagian-bagian yang membentuk bangunan seperti pondasi, sloof, dinding, kolom, ring, kuda-kuda, dan atap. Pada prinsipnya, elemen struktur berfungsi untuk mendukung keberadaan elemen nonstruktur yang meliputi elemen tampak, interior, dan detail arsitektur sehingga membentuk satu kesatuan. Setiap bagian struktur bangunan tersebut juga mempunyai fungsi dan peranannya masing-masing. “

• https://winnerfirmansyah.wordpress.com/2011/05/07/definisi-struktur/ Menjelaskan : “ Definisi struktur dalam konteks hubungannya dengan bangunan adalah sebagai sarana untuk menyalurkan beban dan akibat penggunaannya dan atau kehadiran bangunan ke dalam tanah. (Scodek,1998) . Struktur adalah tata ukur, tata hubung, tata letak dalam suatu system yang membentuk satuan kerja. Dalam ilmu arsitektur, struktur berhubungan dengan sistem penyaluran atau distribusi gaya-gaya eksternal maupun internal ke dalam bumi. (http://www.pdfcoke.com/doc/20096056/Struktur-Dan-Konstruksi-4). Structure is a thing constructed; a complex entity constructed of many parts.(Struktur adalah sesuatu yang terkonstruksi; suatu komplek kesatuan yang terkonstruksi oleh banyak bagian). Structure is the manner of construction of something and the arrangement of its parts.(Struktur adalah nilai dari suatu konstruksi dan pengaturan dari masing-masing bagiannya) (http://wordnetweb.princeton.edu/perl/webwn). Structure is a fundamental and sometimes intangible notion covering the recognition, observation, nature, and stability of patterns and relationships of entities.(Struktur adalah sebuah gambaran yang mendasar dan kadang tidak berwujud, yang mencakup pengenalan, observasi, sifat dasar, dan stabilitas dari pola-pola dan hubungan antar banyak satuan terkecil di dalamnya) (http://en.wikipedia.org/wiki/Structure). Structure is something constructed, such as a building. (Struktur adalah sesuatu yang terkonstruksi, seperti sebuah bangunan) (http://www.answers.com/topic/structure). Structure is the action of building (Struktur adalah aksi dari bangunan) Structure is something (as a building) that is constructed (Struktur adalah sesuatu (bangunan) yang terkonstruksi) Structure is something arranged in a definite pattern of organization (Struktur adalah sesuatu yang tersusun dalam pola organisasi yang pasti) Structure is manner of construction (Struktur adalah nilai dari suatu konstruksi) (http://www.merriam-webster.com/dictionary/structure) “ • http://sahaarchfirst.blogspot.com/ menjelaskan : Struktur merupakan sarana untuk menyalurkan beban dari akibat penggunaan atau kehadiran bangunan kedalam tanah.

B. Definisi Konstruksi Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia : konstruksi/kon·struk·si/ n 1 susunan (model, tata letak) suatu bangunan (jembatan, rumah, dan sebagainya): rumah itu kokoh karena -- nya beton bertulang; 2 Ling susunan dan hubungan kata dalam kalimat atau kelompok kata: makna suatu kata ditentukan oleh -- dalam kalimat atau kelompok kata; Pengertian konstruksi menurut beberapa sumber : • https://id.wikipedia.org/wiki/Konstruksi menjelaskan : “ Konstruksi merupakan suatu kegiatan membangun sarana maupun prasarana. Dalam sebuah bidang arsitektur atau teknik sipil, sebuah konstruksi juga dikenal sebagai bangunan atau satuan infrastruktur pada sebuah area atau pada beberapa area. Secara ringkas konstruksi didefinisikan sebagai objek keseluruhan bangun(an) yang terdiri dari bagian-bagian struktur. Misal, Konstruksi Struktur Bangunan adalah bentuk/bangun secara keseluruhan dari struktur bangunan. contoh lain: Konstruksi Jalan Raya, Konstruksi Jembatan, Konstruksi Kapal, dan lain lain. Konstruksi dapat juga didefinisikan sebagai susunan (model, tata letak) suatu bangunan (jembatan, rumah, dan lain sebagainya)[1] Walaupun kegiatan konstruksi dikenal sebagai satu pekerjaan, tetapi dalam kenyataannya konstruksi merupakan satuan kegiatan yang terdiri dari beberapa pekerjaan lain yang berbeda. • http://seputarpengertian.blogspot.com/2016/10/pengertian-konstruksi.html/ menjelaskan : “ Konstruksi merupakan suatu kegiatan membangun sarana maupun prasarana. Dalam sebuah bidang arsitektur atau teknik sipil, sebuah konstruksi juga dikenal sebagai bangunan atau satuan infrastruktur pada sebuah area atau pada beberapa area. Secara ringkas konstruksi didefinisikan sebagai objek keseluruhan bangunan yang terdiri dari bagian-bagian struktur. Misal,

Konstruksi Struktur Bangunan adalah bentuk/bangun secara keseluruhan dari struktur bangunan. contoh lain: Konstruksi Jalan Raya, Konstruksi Jembatan, Konstruksi Kapal, dan lain lain. Konstruksi dapat juga didefinisikan sebagai susunan (model, tata letak) suatu bangunan (jembatan, rumah, dan lain sebagainya) Walaupun kegiatan konstruksi dikenal sebagai satu pekerjaan, tetapi dalam kenyataannya konstruksi merupakan satuan kegiatan yang terdiri dari beberapa pekerjaan lain yang berbeda. “ • http://sahaarchfirst.blogspot.com/ menjelaskan : “Definisi mengenai konstruksi adalah bentuk-bentuk yang merupkan transformasi (penggabungan ) dari berbagai struktur dan merupakan suatu penggabungan gaya-gaya. Konstruksi merupakan penerimaan beban suatu bangunan yang kemudian di salurkan oleh struktur-strukturnya ke dalam tanah.”

C. Kelebihan dan Kekurangan Struktur Baja Konstruksi baja adalah suatu konstruksi, yang menggunakan baja sebagai bahan utama pada struktur yang memiliki tujuan dan mengikuti kaidah-kaidah teknik. Kelebihan Struktur baja : 



 

   

 

Pemasangan yang relatif mudah, menggunakan konstruksi selain baja, mungkin membutuhkan tenaga yang banyak, namun dengan menggunakan konstruksi baja, semua tenaga bisa dipangkas, sesuai dengan kebutuhan dari pengerjaannya dan bahkan dalam hal biaya konstruksi baja lebih menekan pada biaya operasional. Mudah di bongkar atau juga mudah untuk di pindahkan, sangat berbeda jika menggunakan konstruksi lain, misalnya cor beton, apa mungkin bisa dipindahkan ke tempat lain sesuai dengan keinginan? inilah yang menjadi pertimbangan bagi banyak pihak, bahwa baja lebih efisien dibanding dengan konstruksi lainnya. Berat lebih ringan di bandingkan dengan cor beton. Baja memiliki ukuran serta kualitas yang terterntu yang sudah di pastikan dari pabriknya. Baja dapat dengan mudah dibuat dan diproduksi secara besar-besaran. Baja sangat fleksibel. Dapat dibentuk menjadi bentuk apa pun, tanpa mengubah sifatnya. Baja relatif murah dibandingkan dengan bahan bangunan lainnya. Tahan lama. Struktur baja struktural dapat menahan tekanan eksternal seperti gempa bumi, badai petir, dan siklon. Struktur baja yang dibangun dengan baik dapat bertahan hingga 30 tahun jika dirawat dengan baik. Mudah diperbaiki. Struktur baja secara umum dapat diperbaiki dengan cepat dan mudah Bangunan baja dapat dengan mudah disambungkan apabila ada penambahan konstruksi

Sifat–sifat utama baja untuk dapat dipergunakan sebagai bahan bangunan :  



 



Keteguhan (solidity) artinya mempunyai ketahanan terhadap tarikan, tekananatau lentur Elastisitas (elasticity) artinyakemampuan / kesanggupan untuk dalam batas–batas pembebanan tertentu, sesudahnya pem-bebanan ditiadakan kembalikepada bentuk semula. Kekenyalan / keliatan (tenacity) artinya kemampuan/kesanggupan untukdapat menerima perubahan perubahan bentuk yang besartanpa menderitakerugian-kerugian berupa cacat atau kerusakan yang terlihat dari luar dandalam untuk jangka waktu pendek Kemungkinan ditempa-(maleability) sifat dalam keadaan merah pijar menjadilembek dan plastis sehingga dapat dirubah bentuknya Kemungkinan dilas (weklability) artinya sifat dalam keadaan panas dapatdigabungkan satu sama lain dengan memakai atau tidak memakai bahantambahan, tampa merugikan sifat-sifat keteguhannya Kekerasan (hardness) Kekuatan melawan terhadap masuknya benda lain

Kerugian Struktur Baja : 

Baja adalah paduan besi. Ini membuatnya rentan terhadap korosi. Masalah ini dapat dipecahkan sampai batas tertentu menggunakan aplikasi anti-korosi.



Biaya. Struktur baja mungkin lebih mahal daripada jenis struktur lainnya. biaya perawatan contohnya karena harus dicat agar tahan korosi



Ada banyak biaya tahan api yang terlibat karena baja tidak tahan api. Pada suhu tinggi, baja kehilangan sifat-sifatnya. Tekuk/lendutan adalah masalah dengan struktur baja. Karena panjang kolom baja meningkatkan kemungkinan tekuk/lendutan juga meningkat. Baja memiliki tingkat ekspansi yang tinggi dengan perubahan suhu. Ini dapat merusak keseluruhan struktur.





D. Tegangan dan jenis-jenisnya Pengertian Tegangan Hukum Newton pertama tentang aksi dan reaksi, bila sebuah balok terletak di atas lantai, balok akan memberikan aksi pada lantai, demikian pula sebaliknya lantai akan memberikan reaksi yang sama, sehingga benda dalam keadaan setimbang. Gaya aksi sepusat (F) dan gaya reaksi (F”) dari bawah akan bekerja pada setiap penampang balok tersebut. Jika kita ambil penampang AA dari balok, gaya sepusat (F) yang arahnya ke bawah, dan di bawah penampang bekerja gaya reaksinya (F”) yang arahnya ke atas.

Pada bidang penampang tersebut, molekul-molekul di atas dan di bawah bidang penampang A-A saling tekan menekan, maka setiap satuan luas penampang menerima beban sebesar: F/A

Macam-macam Tegangan Tegangan timbul akibat adanya tekanan, tarikan, bengkokan, dan reaksi. Pada pembebanan tarik terjadi tegangan tarik, pada pembebanan tekan terjadi tegangan tekan, begitu pula pada pembebanan yang lain.

a. Tegangan Normal Tegangan normasl terjadi akibat adanya reaksi yang diberikan pada benda. Jika gaya dalam diukur dalam N, sedangkan luas penampang dalam m2, maka satuan tegangan adalah N/m2 atau dyne/cm2. Suatu tegangan  x bekerja dalam arah normal terhadap penampang sebuah balok dari regangan normal x . Tiap serat longitudinal dari sebuah balok hanya dikenakan beban tarik dan tekan (yaitu, serat-serat dalam tegangan uniaksial). Sehingga diagram tegangan-regangan bahan akan memberikan hubungan sebanding antara (  x ) dan (  x ). Jika bahannya elastis dengan suatu diagram tegangan-regangan linier, maka dapat digunakan Hukum Hooke untuk tegangan uniaksial  dan diperoleh :  x  E x EKy Jadi, tegangan normal yang bekerja pada penampang berubah secara linier terhadap jarak y dari permukaan netral. Jenis distribusi tegangan ini digambarkan pada Gambar 3.1, yaitu tegangan relatif (tekan) di bawah permukaan netral apabila kopel Mo bekerja dalam arah yang ditunjukkan. Kopel ini menghasilkan suatu kelengkungan positif K dalam balok, meskipun menyatakan suatu momen lentur negatif M. Tegangan normal pada suatu balok digambarkan oleh persamaan berikut: Tegangan normal pada suatu balok digambarkan oleh persamaan berikut: Dimana,



My I

 : tegangan normal M : momen lentur pada penampang y : jarak dari sumbu netral ke tegangan normal

I : momen inersia

Pada fiber terluar balok nilai koordinat y dinotasikan dengan simbol c, sehingga tegangan normal maksimumnya menjadi:

 maks

Mc  I

atau



maks



M Ic

I/c disebut modulus penampang yang umumnya dinotasikan dengan simbol Z. Sehingga tegangan lentur maksimum digambarkan oleh persamaan:

 maks

M  Z

b. Tegangan Tarik Tegangan tarik pada umumnya terjadi pada rantai, tali, paku keling, dan lainlain. Rantai yang diberi beban W akan mengalami tegangan tarik yang besarnya tergantung pada beratnya.

c. Tegangan Tekan Tegangan tekan terjadi bila suatu batang diberi gaya F yang saling berlawanan dan terletak dalam satu garis gaya. Misalnya, terjadi pada tiang bangunan yang belum mengalami tekukan, porok sepeda, dan batang torak. Tegangan tekan dapat ditulis:

d. Tegangan Geser Tegangan geser terjadi jika suatu benda bekerja dengan dua gaya yang berlawanan arah, tegak lurus sumbu batang, tidak segaris gaya namun pada penampangnya tidak terjadi momen. Tegangan ini banyak terjadi pada konstruksi. Misalnya: sambungan keling, gunting, dan sambungan baut.

Tegangan geser terjadi karena adanya gaya radial F yang bekerja pada penampang normal dengan jarak yang relatif kecil, maka pelengkungan benda diabaikan. Untuk hal ini tegangan yang terjadi adalah Apabila pada konstruksi mempunyai n buah paku keling, maka sesuai dengan persamaan dibawah ini tegangan gesernya adalah

e. Tegangan Lengkung Misalnya, pada poros-poros mesin dan poros roda yang dalam keadaan ditumpu. Jadi, merupakan tegangan tangensial. Gambar 20. Tegangan lengkung pada batang rocker arm.

f. Tegangan Puntir Tegagan puntir sering terjadi pada poros roda gigi dan batang-batang torsi pada mobil, juga saat melakukan pengeboran. Jadi, merupakan tegangan trangensial.

Tegangan dan Regangan Balok akibat Lentur Murni Pada bab berikut akan dibahas mengenai respons balok akibat pembebanan. Balok adalah batang yang dominan memikul beban-beban yang bekerja arah transversal. Akibat beban ini, balok akan mengalami deformasi yang berupa lengkungan atau lenturan yang menimbulkan regangan dan tegangan. Dalam pembahasan akan dibatasi terlebih dahulu bahwa balok hanya menerima lentur murni (pure bending), batang lurus dan pnsmatis. Lentur murni terjadi pada balok dengan momen lentur konstan (dM/dx=0) dan tanpa gaya normal. Contoh balok yang mengalami lentur murni diperlihatkan pada Gambar 4.1. Pada Gambar 4. 1.(a) lentur murni terjadi pada balok bagian tengah (di antara beban-beban P), sedangkan pada Gambar 4.1 .(b) lentur murni terjadi pada seluruh bentang balok.

(a) lentur murni bagian tengah balok

(b) lentur murni sepanjang balok

Gambar 4.1. Balok yang dibebani lentur

Sekarang ditinjau sebuah balok yang dibebani momen lentur pada kedua ujungnya (lihat Gambar 4.2). Mula-mula sumbu memanjang balok benmpit dengan sumbu x (positif, kekanan). Setelah diben momen-momen ini, balok akan melendut kebawah. Sumbu y melalui ujung balok sebelah kiri dan positif arahnya kebawah. Untuk pembahasan selanjutnya, penampang balok dianggap bersifat simetri terhadap sumbu y dan momen bekerja pada bidang xy, sehingga kelengkungan balok hanya terjadi pada bidang xy saja.

Tinjaulah dua buah titik k dan m dengan jarak antar keduanya sangat kecil yaitu dx. Titik k berjarak x dan ujung kiri balok (sumbu y). Jika pada bidang xy dibuat garis normal (garis yang memotong batang dengan arah tegak lurus sumbunya) k-I dan rn-n

yang masing-masing melalui titik k dan m, maka kedua garis ini akan sejajar. Setelah balok dibebani lentur M, perpanjangan kedua gans normal ini tidak lagi sejajar tetapi akan bertemu di suatu titik 0 yang disebut sebagai pusat kelengkungan. Jarak dari titik 0 ke sumbu batang yang melentur disebut jari-jari kelengkungan p. Jika momen sepanjang balok konstan, maka jari-jari kelengkungan ini juga konstan. Dalam kenyataan di lapangan, kelengkungan balok ini sangat kecil, atau sudut & sangat kecil (lihat Gambar 4.2).

Gambar 4.2. Lenturan pada sebuah balok

Jika ukuran balok arah lateral relative kecil dibandingkan dengan panjang balok, maka ada beberapa asumsi yang lazim digunakan, antara lain: 

bidang normal akan tetap rata baik sebelum maupun setelah balok mengalami deformasi,



deformasi lateral akibat tegangan normal diabaikan,



deformasi akibat geser diabaikan.

Benkut ditinjau kembali garis k-l dan rn-n sebelum dan setelah balok mengalami deformasi lentur, seperti diperlihatkan pada Gambar 4.3. Akibat lentur, penampangpenampang ini akan berputar satu terhadap yang lainnya. Serat bagian atas memendek sedangkan bagian bawah memanjang. Pada bagian yang memendek terjadi regangan tekan (tegangan tekan), pada bagian yang memanjang terjadi regangan (tegangan tarik). Di antara keduanya terdapat bagian yang netral, dimana

tidak terjadi regangan tarik maupun tekan. Tempat kedudukan titik-titik yang regangannya nol ini dinamakan gans netral (g.n.). Karena regangan dan tegangan ini tegak lurus dengan bidang potongan, maka disebut regangan dan tegangan normal. Tegangan ini searah dengan arah longitudinal batang (arah x). Regangan normal arah x akan berbanding lurus denganjaraknya dan garis netral.

 xx  C.y

(4.1)

dengan C adalah konstanta.

(a) penampang

Gambar 4.3.

(b) deformasi

(c) distribusi regangan dan tegangan

Deformasi, distribusi regangan dan tegangan normal balok akibat

lentur murni

Oleh karena regangan berbanding lurus dengan jaraknya dan ganis netral, maka untuk bahan yang mempunyai hubungan tegangan regangan yang linier akan terjadi tegangan yang juga berubah secara linier. Dari hukum Hook didapatkan tegangan normal:

 xx  E  xx  C E y

(4.2)

Gaya dalam pada luasan kecil dA dapat dianggap sama dengan tegangan dikalikan dengan luas penampangnya, atau:

dN   xx dA  CEydA

(4.3)

Sedangkan resultan gaya dalam pada seluruh penampang adalah:

N  ∫ C E y dA

(4.4)

Pada kondisi lentur murni, dimana batang tidak dibebani gaya normal, maka resultan gaya dalam N harus sama dengan nol.

0  CE ∫ y dA

(4.5)

Oleh karena C dan E masing-masing konstanta yang tidak sama dengan y nol, maka:

∫ y dA  0

(4.6)

Persamaan (4.6) menunjukkan bahwa momen statis penampang hams sama dengan nol. Nilai ini terpenuhi, jika garis netral melalui titik berat (TB) penampang. Dalam pembahasan berikutnya dianggap bahwa garis netral selalu melalui titik berat penampang batang (untuk kondisi lentur murni).

Jika digunakan perbandingan dua buah segitiga sebangun seperti pada Gambar 4.2 sebelah kanan, maka nilai konstanta C dapat dicari dengan persamaan-persamaan berikut:

Dan

 xx  Cy

Maka didapat :

C

(4.1)

1



(4.8)

atau nilai konstanta C adalah sama dengan nilai kelengkungannya. Dari Gambar 4.2 didapatkan:

Oleh karena

 sangat kecil, maka:

Momen lentur dalam dapat dican dengan mengalikan resultan gaya normal dengan lengannya ke garis netral:

Sebagai perjanjian tanda, momen lentur bertanda positif, jika lendutan balok arahnya ke bawah, negatifjika lendutan ke atas (lihat Gambar 4.4). Dengan demikian balok yang menenma momen positif, nilai

d2y dx 2

negatif, sehingga konstanta C dengan

memperhatikan Persamaan (4.8) dan (4.12) dapat dituliskan kembali menjadi:

(a) Momen lentur positif (M > 0)

(b) Momen lentur negatif (M < 0)

Gambar 4.4. Perjanjian tanda untuk momen lentur

Tegangan normal

 xx balok akibat momen lentur mumi dapat dihitung dengan

mensubstitusikan Persamaan (4.14) ke dalam Persamaan (4.2), didapat:

Tegangan maksimum terjadi pada titik-titik yang terjauh dari garis netral yang biasanya terjadi pada serat teratas dan terbawah. Jika jarak terjauh serat teratas dan terbawah

ke garis netral masing-masing adalah yt dan yb, maka tegangan normal terbesar (lihat juga Gambar 4.3.(c)) masing-masing:

Dan

dengan I adalah momen inersia penampang terhadap sumbu z, sedangkan

dan S b

 b

1 y

1 S t 

yt

masing-masing adalah modulus tampang.

Besaran-besaran geometri penampang, misalnya momen inersia I dan modulus tampang S dapat dihitung dengan rumus-rumus yang telah dibahas pada Bab 3. Jika digunakan profil baja buatan pabnk biasanya besaran-besaran mi sudah tersaji dalam tabel-tabel profil. Contoh tabel baja profil dapat dilihat path lampiran B.

Di dalam praktek, ada kemungkinan arah beban tidak benmpit dengan sumbu y (titik pada bidang xy), tetapi membentuk sudut tertentu terhadap sumbu y. Momen luar M dapat diuraikan menjadi dua komponen, yaitu M (terhadap sumbu y’) dan M (terhadap sumbu z). Sehingga penampang dibebani momen lentur dua arah (biaksial). Sedangkan tegangantegangan normal dapat dihitung sebagai superposisi akibat kedua komponen momen mi. Sebagai contoh, penempatan gording dari kayu dengan penampang persegi yang dipasang miring, seperti diperlihatkan pada Gambar 4.5. Sudut  adalah sama dengan sudut kemiringan atap.

Tegangan normal disembarang titik pada penampang (y,z) dapat diperoleh dengan rumus:

dengan M z dan My adalah momen yang memutar sumbu z dan sumbu y.

Gambar 4.5. Penampang yang dibebani momen lentur biaksial

Tegangan Balok akibat Momen Lentur dan Gaya Aksial Tegangan pada balok yang dibahas selama ini hanya akibat lentur saja. Kenyataan di lapangan, selain lentur, balok sering juga dibebani gaya aksial. Pada pembahasan berikut dibatasi pada balok/batang pendek, dengan demikian pengaruh deformasi lateral yang dapat mengakibatkan pembesaran momen lentur diabaikan. Jika gaya aksial ini sentris atau melalui titik berat penampang, akan memberikan pengaruh tegangan yang merata pada seluruh penampangnya. Tegangan dalam merupakan superposisi akibat gaya aksial N dan momen lentur M, atau dapat dituliskan dengan persamaan berikut ini.

Jika gaya aksial yang bekerja adalah tekan, maka nilai N pada rumus di atas diambil negatif.

Untuk mencari letak garis netral akibat gaya aksial dan momen lentur dapat dicari dengan memberi nilai tegangan normal sama dengan nol. Jika jarak garis netral ke titik berat penampang adalah y n maka didapatkan:

Pengaruh momen lentur M z terhadap gaya normal adalah eqivalen dengan pengaruh gaya aksial yang bekerja tithk sentris (tidak melalui titik berat penampang). Misalnya gaya aksial N bekerja dengan eksentrisitas e, maka:

M z N e

(4.21)

Tegangan normal didapat dan hasil superposisi tegangan akibat gaya aksial sentris N dan momen lentur M z, maka Persamaan (4.19) dapat dituliskan menjadi:

Sedangkan letak garis netral terhadap sumbu utama (lihat Gambar 4.7) adalah:

Jari-jari girasi pada Persamaan (3.32) diketahui atau:

Maka Persamaan (4.23) dapat dituliskan:

Gambar 4.7. Tegangan akibat gaya aksial tidak sentris Demikian pula jika balok menerima kombinasi momen lentur dan gaya aksial yang bekerja tidak melalui titik berat penampang (lihat Gambar 4.8), maka tegangan normal menjadi:

Dengan menyamakan tegangan normal pada Persamaan (4.25) dengan nol, maka akan didapat letak garis netralnya.

Gambar 4.8. Tegangan akibat lentur dan gaya aksial yang tidak sentries

Jika beban aksial N tidak sentris terhadap kedua sumbu utama penampang y dan z, dimana eksentrisitas masing-masing adalah e y dan ez, maka timbul momen terhadap sumbu y dan z masing-masing Pey dan Pez. Tegangan normal pada sembarang titik dengan koordinat (y, z) adalah:

Dan Persamaan (4.26) dapat dicari tempat kedudukan titik-titik yang tegangannya sama dengan nol yang terletak pada garis lurus dengan persamaan dalam y dan z sebagai berikut:

Analog dengan Persamaan (4.24), Persamaan (4.27) dapat dituliskan:

Garis netral ini akan memotong sumbu y dan z pada titik Y dan Z dengan jarak masingmasing yn, dan zn, dan sumbu-sumbunya, seperti diperlihatkan pada Gambar 4.9.

Gambar 4.9. Tegangan akibat beban aksial eksentris N

4.3. Teras Penampang Letak garis netral yang dihitung dengan Persamaan (4.27) tergantung dan eksentrisitas beban e. Jika beban aksial bekerja pada titik berat penampang (e = 0), maka tegangan normal terbagi merata pada seluruh penampang. Hal ini menunjukkan bahwa letak garis netral mempunyai jarak tak terhingga dari titik berat penampang. Semakin besar eksentrisitas e, semakin dekat letak garis netral ke titik berat penampang. Jika batang hanya dibebani lentur murni saja, benarti eksentnisitas sangat besar dan gaya aksial mendekati nol, maka garis netral akan melalui titik beratnya. Diantana dua kondisi ini, ada suatu tempat kedudukan titik-titik bekerjanya gaya aksial, dimana seluruh penampang akan terjadi tegangan dengan tanda yang sama yaitu tarik atau desak saja. Hal ini dapat terjadi, jika garis netral terdekat terletak pada sisi-sisi luar penampang. Tempat kedudukan titik-titik tangkap bekerjanya gaya aksial ini berada dalam suatu luasan yang disebut teras (kern) penampang.

Jika teras penampang ini diketahui dan beban tekan berada didalamnya, maka pada penampang tidak terjadi tegangan tarik. Contoh aplikasi yang sering dijumpai adalah pada fondasi telapak, dimana beban fondasi akan dilimpahkan pada tanah dasar di bawahnya. Karena tanah berupa butiran lepas maka tidak atau dianggap tidak mampu menenima tegangan tarik. Sehingga reaksi tanah tidak boleh terjadi tegangan tarik. Aplikasi lain misalnya perencanaan pilar jembatan yang bahannya dan pasangan bata

atau batu kali, yang titik mampu menahan tegangan tarik. Dari dua contoh ini letak beban harus diatur sedemikian rupa sehingga tanah dasar fondasi atau penampang pilar pasangan bata hanya terjadi tegangan tekan saja. Dari batasan ini kita dapat merencanakan ukuran penampangnya, jika gaya aksial dan eksentrisitasnya diketahui.

Untuk mengetahui batas teras penampang, kita gunakan lagi Persamaan (4.22). Sekarang persoalannya dibalik, bukan e diketahui dan yn yang dicari, tetapi e yang dicari yang mana yn sudah diketahui. Eksentrisitas maksimum, dimana penampang terjadi tekan atau tarik saja dapat terjadi jika yn, sama dengan Yt atau Yb (lihat Gambar 4.10). Persamaan untuk mencari tegangan normal untuk kedua kondisi ini adalah sebagai berikut:

Maka akan didapatkan eksentrisitas maksimum yang nilainya masing-masing:

Pada Gambar 4.10 ditunjukkan teras penampang persegi.

Gambar 4.10. Teras penampang persegi

Selama beban terletak pada luasan yang terarsir, penampang akan menerima tegangan dengan tanda yang sama.

4.4 Balok Komposit Balok komposit adalah balok yang terbuat lebih dari satu bahan. Beberapa contoh balok komposit a.l.: balok kayu dan beton, baja dan beton atau beton bertulang seperti diperlihatkan pada Gambar 4.10. Keuntungan pemakaian balok komposit antara lain dapat dimanfaatkan bahan secara optimal, misalnya beton kuat terhadap beban tekan digunakan untuk menahan gaya tekan sedangkan untuk menahan gaya tarik beton dapat diganti dengan bahan lain misalnya baja.

Gambar 4.11. Beberapa balok komposit

Anggapan bahwa penampang yang rata akan tetap rata sebelum dan setelah terjadi lentur tetap berlaku untuk balok komposit. Hal ini dapat terjadi jika ada ikatan/lekatan yang baik antara bahan-bahan penyusun balok. Regangan normal juga akan berbanding lurus dengan jaraknya dan garis netral. Contoh sebuah balok komposit dan distribusi regangan dan tegangan normal dapat dilihat pada Gambar 4.11.

Gambar 4.11. Distribusi regangan dan tegangan pada balok komposit

Tegangan pada sembarang titik yang berjarak y dari garis netral diperoleh dari nilai regangan yang dikalikan dengan modulus elastisitas masing-masing bahannya.

dengan adalah tegangan normal pada bahan yang ke i. Sedangkan besamya resultan gaya pada seluruh penampang adalah:

Oleh karena batang hanya dibebani lentur murni, berarti resultan gaya asksial yang bekerja pada penampang adalah nol, maka letak garis netral dapat diperoleh dengan:

Momen lentur M dapat dihitung dengan mengalikan gaya aksial dari masing-masing bahannya seperti yang tertulis pada Persamaan (4.33) dengan jaraknya ke titik pusat berat atau ke garis netral:

Dengan memperhatikan Persamaan (4.31) tegangan normal yang terjadi pada masingmasing bahannya diperoleh dengan rumus:

Contoh aplikasi balok komposit yang banyak digunakan di lapangan adalah balok beton bertulang, yang terbuat dari dua bahan yaitu beton dan baja tulangan. Jika modulus elastisitas dan momen inersia beton dan baja masing-masing digunakan indeks c dan s, maka tegangan masing-masing dapat ditulis dengan:

Untuk menghitung tegangan-tegangan balok komposit sering digunakan metoda penampang

transformasi.

Dengan

metoda

ini

penampang

suatu

bahan

ditransformasikan menjadi suatu penampang ekivalen, sehingga seolah-olah balok

dapat

hanya disusun dan satu bahan saja. Pada balok komposit yang bahannya terdiri dari beton dan baja, untuk mentransformasikan penampang baja ke dalam penampang beton ekivalen digunakan faktor n yang nilainya:

Sehingga tegangan beton yang dihitung dengan persamaan (4.39a) dapat dituliskan dengan Persamaan (4.41), jika pembilang dan penyebut masing-masing dibagi dengan Ec.

Sedangkan tegangan yang terjadi pada baja:

dengan It adalah momen inersia penampang transformasi terhadap garis netral, yang dihitung dengan rumus:

Cara penyelesaian dengan metoda transformasi ini secara umum dapat dipakai untuk menyelesaikan balok komposit yang terbuat lebih dari satu bahan.

Pada balok yang terbuat dari beton bertulang, ada beberapa hal khusus yang perlu diperhatikan mengingat beton cukup kuat menahan tekan namun kurang kuat menahan tarik. Jika diperhatikan lagi diagram tegangan normal suatu penampang beton bertulang yang mengalami momen lentur positif yang diperlihatkan pada Gambar 4.12, maka bagian dibawah garis netral terjadi tegangan tarik. Jika tegangan tarik ini melampaui kuat tarik beton, maka beton pada daerah ini akan mengalami retak. Setelah retak, beton tidak mampu lagi menahan tegangan tarik. Gaya tarik pada bagian ini akhirnya ditahan oleh baja tulangan saja.

Gambar 4.12. Balok beton bertulang yang telah mengalami retak

Gambar 4.12 memperlihatkan retak balok beton bertulang pada daerah tarik serta distribusi regangan dan tegangan pada penampang yang ditinjau. Beton bagian tarik dianggap tidak ada, sehingga letak garis netral ditentukan dengan menyamakan momen statis luasan beton tekan dengan luasan baja tulangan yang mengalami tank. Jika penampang balok mempunyai ukuran penampang seperti pada Gambar 4.12, maka jarak garis netral ke sisi atas penampang dapat dihitung dengan persamaan kuadrat seperti berikut ini.

dengan, b : lebar balok d : jarak dan sisi atas penampang ke pusat berat penampang A s : luas baja tulangan n : perbandingan modulus elastisitas baja dengan beton Momen inersia penampang tnansformasi I t dapat dihitung dengan Persamaan (4.44), dimana luasan beton pada daerah tarik diabaikan. Sedangkan tegangan yang terjadi pada beton dan baja masing-masing dapat dihitung dengan Persamaan (4.42) dan (4.43).

Tegangan Geser pada Balok Berikut ini akan dibahas mengenai tegangan geser pada batang yang mengalami lentur yang tidak merata akibat adanya gaya lintang. Sebagai contoh sederhana, ditinjau sebuah balok seperti diperlihatkan pada Gambar 4.14 yang menerima lentur dan gaya lintang pada bidang xy.

Gambar 4.14. Balok yang dibebani lentur dan gaya lintang

Sekarang tinjaulah dua potongan I dan II yang benjarak dx pada balok tersebut. Tegangan normal xx yang diakibatkan adanya momen lentur pada kedua potongan tersebut diperlihatkan pada Gambar 4.15. Selanjutnya hanya ditinjau luasan terarsir A1 yang merupakan sebagian dan luas penampang seluruhnya. Benda bebas (free body) bagian ini diperlihatkan pada Gambar 4.15.(c). Akibat momen lentur potongan sebelah kiri (potongan I-I) dan sebelah kanan (potongan II-II) terdapat gaya normal yang masing-masing besarnya NI dan NII.

Gambar 4.15. Gaya geser akibat lentur pada balok

Gaya normal pada penampang A, adalah sebagai berikut:

dengan S: momen statis penampang yang ditinjau A1 terhadap garis netral penampang total. Dengan cara yang sama diperoleh gaya normal pada potongan II-II sebesar:

Jika besarnya momen pada potongan I adalah M dan pada potongan II adalah M + dM, maka Persamaan (4.47) dapatjuga ditulis,

Oleh karena NI tidak sama dengan NII, maka harus ada gaya lain agar benda bebas tersebut dalam kondisi seimbang terhadap gaya-gaya horisontal. Sehingga pada bidang batas timbul gaya geser N yang besarnya:

Sehingga, pada bidang batas tersebut terjadi tegangan geser sebesar:

Oleh karena tegangan geser pada suatu potongan pada balok tergantung pada momen statis S, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan antara lain: •

Tegangan geser pada tepi atas dan bawah sama dengan nol

•

Pada penampang tertentu tegangan geser maksimum terjadi jika S juga maksimum, hal ini terjadi pada garis netral penampang.

Berdasarkan teori tentang geser pada sub Bab 2.5, bahwa tegangan geser ini terjadi tidak hanya pada bidang horisontal saja, tetapi juga pada bidang vertikal dengan nilai sama dengan arah yang saling mendekati atau saling menjauhi.

Balok Susun Suatu balok dapat terdiri dan beberapa batang yang disusun menjadi satu. Balok-balok seperti ini dibuat jika ukuran-ukuran yang diperlukan tidak ada di pasaran, sehingga harus disusun/dibuat sendiri dengan cara menggabungkan beberapa penampang menjadi satu kesatuan. Contoh balok susun dapat dilihat pada Gambar 4.16.

Gambar 4.16. Beberapa contoh balok susun

Walaupun terdiri dari beberapa potongan, namun masing-masing potongan dapat dihubungkan/digabungkan menjadi satu kesatuan sehingga gabungan ini dapat dianggap sebagai batang tunggal. Konsekuensinya, diperlukan alat sambung untuk menahan geser yang terjadi di antara potongan-potongan yang disusun. Pada Gambar 4.17 diperlihatkan perbedaan perilaku balok susun: (a) saling lepas dan (b) disatukan dengan alat sambung geser.

Gambar 4.17. Deformasi balok susun

Contoh/Aplikasi Contoh 4.1 : Bagaimana distribusi tegangan geser balok yang berpenampang persegi dengan ukuran b x h.

Penyelesaian: •

Distribusi tegangan geser secara umum:

•

Pada tepi atas dan bawah:

•

Pada garis netral

(a) penampang persegi (b) distribusi tegangan geser Gambar 4.16. Distribusi tegangan geser penampang

Contoh 4.2: Turunkanlah persamaan distribusi tegangan geser balok dengan penampang Iingkaran masiv yang berdiameter d. Penyelesaian: Ditinjau luasan kecil dengan tebal d(y), panjang b(y), dan berjarak y dari garis netral.

Contoh 4.3 : Tunjukkan perbedaan tegangan yang terjadi pada balok susun seperti ditunjukkan pada gambar di bawah jika (a) kedua balok saling lepas dan (b) kedua balok digabungkan menjadi satu. Jika diketahui kekuatan sebuah alat sambung P = 30 kN, berapa jumlah alat sambung geser yang diperlukan dan bagaimana cara penempatannya.

Penyelesaian:

Tegangan lentur maksimum pada balok yang disusun saling lepas:

Tegangan normal maksimum pada balok susun:

Gaya geser yang harus ditahan pada setengah bentang balok adalah (lihat Persamaan (4.48)).

Digunakan 4 buah alat sambung geser

Penempatan alat sambung:

a.

Sobekan Lamela Sobekan lamela (lamellar tearing) merupakan salah satu bentuk patah getas. Dalam kasus ini, bahan dasar pada sambungan las yang sangat dikekang (restrained) pecah (sobek) akibat regangan “sepanjang ketebalan” yang timbul karena penyusunan logam las. Bila las dilakukan pada sabungan yang sangat dikekang, regangan setempat akibat penyusutan logam las dapat beberapa kali lebih besar dari regangan titik leleh. Karena tegangan akibat beban kerja jauh di bawah tegangan leleh, regangan akibat beban kerja tidak menimbulkan atau menyebarkan sobekan lamela. Masalah sobekan lamela banyak diperhatikan pada awal dekade 1970, dan para ahli struktur cenderung menganggap sobekan lamela sebagai penyebab kebanyakan patah getas. AISC menjabarkan fenomena ini secara ringkas. Thoenton mengemukakan prosedur perencanaan dan pengawasan untuk memperkecil

kemungkinan

terjadinya

sobekan

lamela.

Akibat

operasi

penggilingan panas dalam pembuatan profil, penampang baja mempunyai sifat yang berlainan dalam arah sejajar penggilingan (gambar 2.12), arah transversal, dan arah “ketebalan”. Dalam daerah elastik baik arah penggilingan maupun transversal menunjukkan kelakuan yang serupa, dengan batas elastic untuk arah transversal berada sedikit di bawah batas untuk arah pengglingan. Namun, daktilitas ( kapasitas regangan ) dalam arah “ketebalan dapat jauh dibawah daktilitas untuk arah penggilingan.

Gambar 2.12 Definisi istilah untuk arah

Umumnya profil baja I cukup daktil bila di bebani dalam arah sejajar atau transversal terhadap arah penggilingan. Penampang I akan berubah bentuk setempat hingga regangannya lebih besar dari regangan leleh (Fy/Es). Jadi beban dipikul pada keadaan dimana sebagian penampang mengalami tegangan leleh, dan jika beban diperbesar, bahan disekitarnya akan ikut mendukung. Namun, bila regangan dilokalisir misalnya dalam arah “ketebalan” disayap

penampang yang tebal, maka keadaan terkekang terjadi karena pada sayap tersebut tidak dapat dibagi kesayap lainnya melalui badan penampang. Regangan “ketebalan” setempat yang besar dapat melampaui regangan titik leleh, sehingga terjadi dekohesi dan menimbulkan sobekan lamela.

Gambar 2.13 Sambungan dengan sobekan lamela akibat penyusutan las yang besar pada bahan tebal yang sangat dikekang

Gambar 2.13 menunjukkan kaitan antara sobekan lamela dan sambungan las. Kondisi pengekangan sambungan tidak ada kailtannya dengan istilah kontinuitas yang dipakai oleh ahli struktur dalam analisa portal kaku statis tertentu. Pengekangan yang memperbesar kecenderungan terjadinya sobekan lamela adalah pengekangan sambungan internal akibat penyusutan las yang merintangi terjadinya regangan yang besar. Dari gambar 2.14 terlihat bahwa bila penyusutan las terjadi dalam arah “ketebalan”, bahan yang disambung cenderung mengalami sobekan lamela. Detail harus dibuat sedemikian rupa hingga penyusutan las terjadi dalam arah penggilingan.

Gambar 2.14 Kecendrungan sobekan lamela dapat diperkecil dengan mengubah detail sambungan las

BAB III. PENUTUP KESIMPULAN

Dari contoh diatas dapat disimpulkan bahwa struktur dan konstruksi merupakan suatu ilmu yang mempelajari tentang sarana- sarana untuk penyaluran beban ke dalam tanah akibat tekanan yang dan beban yang di terima oleh suatu bangunan dan merupakan gabungan elemen-elemen yang yang menerima beban yang kemudian diteruskan oleh struktur-struktur untuk di salurkan ke dalam tanah. Konstruksi baja sendiri memiliki kelebihan dan kekuranga. Dan dalam kasus tersebut terjadi tegangan.

DAFTAR PUSTAKA  https://id.wikipedia.org/wiki/Struktur.  http://alfianarsitek.blogspot.com/2017/01/pengertian-struktur-dankonstruksi.html/.  https://winnerfirmansyah.wordpress.com/2011/05/07/definisi-struktur/.  http://sahaarchfirst.blogspot.com/.  https://id.wikipedia.org/wiki/Konstruksi. http://seputarpengertian.blogspot.com/2016/10/pengertiankonstruksi.html/.  http://northern-weldarc.com/advantages-disadvantages-structural-steelstructures/Advantages of Structural Steel Structures/  https://civilengineer.webinfolist.com/structure.htm.  http://shirabanneringgi.blogspot.com/2013/12/defenisi-tegangan.html.  repositori.kemdikbud.go.id/6113/1/D%20Baja.pdf  http://elisa.ugm.ac.id/  http://web.ipb.ac.id/~lbp/kulon/diktat/3.pdf