5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pembebanan Struktur

Pembebanan yaitu adalah salah satu faktor penting dalam merancang suatu

kontruksi struktur, dalam merancang sebuah struktur perlu mengelompokkan beban

dalam beberapa kelompok, yaitu seperti beban mati, beban hidup, beban gempa,

beban angin, dan dari beban tersebut dikelompokkan menjadi beban vertikal,

horisontal, maupun lateral dan beban lainnya yang diperlukan dalam perencanaan

struktur tersebut, agar dapat mengetahui reaksi – reaksi terjadi yang di timbulkan

oleh beban – beban yang bekerja pada suatu struktur, dan dari reaksi-reaksi inilah

kita dapat merencanakan struktur bangunan yang aman dan stabil.

Tabel 2.1 Kategori Resiko Pada Bangunan dan Struktur Lainnya Untuk Beban banjir,

Angin, Salju, Gempa dan Es

Sumber : SNI 1727 (2013:3)

Penggunan atau Pemanfaatan Fungsi bangunan Gedung dan Struktur Kategori Risiko

Bangunan gedung dan struktur lain yang merupakan risiko rendah untuk

kehidupan manusia dalam kejadian kegagalanI

Semua bangunan gedung dan struktur lain kecuali mereka terdaftar dalam

kategori Risiko I, III, dan IVII

Bangunan gedung dan struktur lain, kegagalan yang dapat menimbulkan risiko

besar bagi kehidupan manusia.

Bangunan gedung dan struktur lain, tidak temasuk dalam kategori Risiko IV,

dengan potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi substansi dan atau

gangguan massa dari hari ke hari kehidupan sipil pada saat terjadi kegagalan.

Bangunan gedung dan struktur lain, tidak temasuk dalam kategori Risiko IV,

(termasuk, namun tidak terbatas pada fasilitas yang manufaktur, proses,

menangani, menyimpan, menggunakan, atau membuang zat-zat seperti bahan

bakar berbahaya, bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan

peledak) yang mengandung zat beracun atau mudah meledak dimana kuantitas

material melebih jumlah ambang batas yang diteapkan oleh pihak yang

berwenang dan cukup untuk menimbulkan suatu ancaman kepada publik jika

dirilis.

Bangunan gedung dan struktur lain yang dianggap sebagai fasilitas penting.

Bangunan Gedung dan Struktur lain, kegagalan yang dapat menimbulkan

bahaya besar bagi masyarakat.

Bangunan gedung dan struktur lain (termasuk, namun tidak terbatas pada

fasilitas yang memproduksi, memproses, menangani, menyimpan,

menggunakan, atau membuang zat-zat berbahaya seperti bahan bakar, bahan

kimia berbahaya, atau limbah berbahaya) yang berisi jumlah yang cukup dari

zat yang sangat beracun dimana kuantitas melebihi jumlah ambang batas yang

ditetapkan oleh pihak yang berwenang dan cukup menimbulkan ancaman bagi

masyarakat jika dirilis.

Bangunan gedung dan Struktur lain yang diperlukan untuk mempertahankan

fungsi dari kategori Risiko IV struktur lainnya.

III

IV

6

2.1.1.LRFD (Load and Resistance Factor Design)

Menurut SNI 1729 (2015: XXXVII) LRFD (Load and Resistance Factor

Design) atau DFBK (Desain Faktor Beban dan Ketahanan), yaitu adalah metode

pembebanan yang memperkecil atau mereduksi desain komponen pada struktur

sehingga kekuatan desain pada komponen yaitu sama atau dapat melebihi dari

kekuatan perlu komponen yang diakibatkan dari aksi yang ditimbulkan akibat

kombinasi beban oleh LRFD. Kombinasi beban pada LRFD ditujukan untuk desain

kekuatan sesuai dengan faktor dari beban serta ketahanan yang berlaku.

LRFD (Load Resistance Factor Design) adalah metode dari perencanaan

struktur yang sekarang ini digunakan dalam panduan perencanaan konstruksi baja

Amerika yaitu suatu badan institut baja di Amerika yang bernama AISC (American

Institute Steel Contruction), LRFD di Indonesia merupakan peraturan yang metode

perencanaan yang diacu oleh Peraturan SNI (Standar Nasional Indonesia), dalam

peraturan desain struktur yang lama menggunakan metode pembebanan ASD

(Allowable Stress Design), sedangkan pada saat ini sudah diperbarui dan mengacu

pada LRFD yang diambil dari AISC. Metode LRFD itu sendiri lebih mengacu pada

perilaku penampang dan bahan saat terjadinya keruntuhan. Seperti yang kita

ketahui bahwa suatu bahan kontruksi (khususnya baja) tidak akan segera

mengalami keruntuhan, ketika keruntuhan tegangan terjadi lebih dari tegangan

leleh (fy), kemudia akan terjadi regangan plastis pada bagian bahan baja tersebut.

Apabila kekuatan dari regangan yang terjadi sudah sangat besar atau melebihi

kekuatan izin maka strain hardening akan terjadi, yaitu maka akan mengakibatkan

peningkatan tegangan hingga ke tegangan runtuh (fu) yang biasanya sering disebut

tegangan ultimate. Dan ketika tegangan ultimate melampaui batas maka bahan

tersebut akan mengalami keruntuhan.

Metode LRFD biasanya metode perhitungannya menggunakan suatu metode

yaitu adalah metode yang perhitungan dengan memakai tegangan ultimate (fu) dan

merubahnya menjadi tegangan izin (fy), namun tidak selalu dari metode

perhitungan tegangan yang menggunakan tegangan ultimate (fu), masih ada juga

perhitungan yang menggunakan tegangan izin (fy), basanya pada metode

7

perhitungan suatu kekuatan di mana deformasi yang terjadi yaitu sangatlah besar

sehingga mengakibatkan ketidakstabilan pada suatu konstruksi.

Metode LRFD yaitu metode yang memakai beban terfaktor sebagai beban

maksimum ketika terjadi keruntuhan. Besarnya beban layan yang bekerja akan

dikalikan dengan faktor implikasi yang pastinya lebih besar dari 1 (satu) dan

sehingga kemudian menjadi beban terfaktor. Selain itu pada kekuatan nominal

(kekuatan yang menahan kekuatan beban) akan diberi faktor resistensi yaitu faktor

tahanan atau juga dapat disebut sebagai faktor reduksi akibat dari kurang

sempurnanya dalam proses pelaksanaan di lapangan ataupun pabrik.

𝑓𝑢 ≤ Ø𝑓𝑛 ................................................................................. Persamaan 2.1

Keterangan :

Ƒu = yaitu kekuatan tarik ultimate (MPa)

Ø = yaitu faktor resistensi / tahanan

ƒn = yaitu kekuatan tarik nominal bahan (MPa)

Besaran faktor resistansi atau tahan yaitu berbeda-beda pada setiap

perhitungan kekuatan desain yang ditinjau, misalnya pada kekuatan tarik digunakan

faktor reduksi sebesar 0.9 dan pada kekuatan geser digunakan faktor 0.75 dan lain

sebagainya. Dalam menentukan besarnya faktor resistensi melihat dari data

statistik, baik yaitu dari hasil lapangan atau dari prcobaan atau hasil riset dari

laboratorium. Dapat dilihat yaitu untuk penampang yang sama hasil kekuatan

tahanan nominal yang diperoleh dengan menggunakan metode LRFD akan lebih

besar daripada perhitungan yang diperoleh dengan menggunakan metode ASD.

2.1.2.Beban Mati (D)

Menurut SNI 1727 (2013:15) beban mati adalah beban dari seluruh bahan-

bahan material dari kontruksi yang terpasang pada bangunan, yaitu termasuk lantai,

dinding, plafon, atap, dinding partsi tetap, bahan finishing, klading gedung dan

komponen material arsitektural dan structural dan komponen peralatan layan

terpasang lain termasuk berat keran. beban mati sendiri bersifat tetap dan selalu

ditempat yang sama posisinya pada setiap saat, beban ini terdiri dari berat kontruksi

struktur sendiri dan semua kompenen melekat yang bersifat permanen atau tetap.

8

Dalam mendesain beban mati ini harus dilakukan analisa dari jenis bahan

material yang digunakan pada struktur tersebut baik berupa baja, beton, kayu,

alumunium, maupun material alami lainnya serta material komposit yang

merupakan gabungan dua material atau lebih yang jelas akan mempengaruhi sifat

dan berat dari beban mati tersebut, serta dimensi dan volume dari total komponen

struktur yang melekat agar dapat ditemukan massa dari beban mati itu sendiri.

Tabel 2.2 beban mati bahan bangunan dan komponen gedung

Sumber : Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung (1983)

2.1.3.Beban Hidup (L)

Menurut SNI 1727 (2013:18) beban hidup yaitu suatu beban yang disalurkan

oleh pengguna dan penghuni pada bangunan gedung atau struktur-struktur lain dan

juga bukan bebanyang berasal dari beban kontruksi dan beban lingkungan, seperti

beban hujan, beban angin, beban banjir, beban gempa, atau beban mati, yang

termasuk beban mati yang bersifat tidak konstan atau tidak tetap.

Beban hidup ini sifatnya berubah-ubah, dan bergerak secara tidak beraturan

baik vertical, horizontal, diagonal, maupun lateral yang menyesuaikan baik dengan

situasi dan kondisi angin, cuaca, geografis (dapat menyebabkan beban bergerak

berupa gempa bumi yang diakibatkan pergeseran atau retakan lempeng) dan

kompenen yang bergerak baik manusia, alat-alat yang bersifat tidak tetap, dan lain-

lain.

Beban hidup sendiri terbagi menjadi bermacam-macam, yaitu berupa beban

angin, beban gempa, beban hujan, bahkan beban salju, namun dalam peraturan di

9

jelaskan secara khusus beban-beban tersebut, terkhusus beban hidup dalam SNI

1727, beban hidup dalam sifatnya terbagi menjadi dua yaitu beban hidup yang di

distribusi secara merata dan beban terpusat, dan lebih lengkapnya dijabarkan dalam

tabel dibawah ini.

Tabel 2.3 beban hidup terdistribusi merata minimum, Lo dan beban terpusat minimum

Sumber : SNI 1727 (2013:26)

2.1.4.Beban Angin (W)

Berdasarkan SNI 1727 (2013:38) beban angin yaitu beban yang berkerja pada

suatu gedung bangunan yang ditimbulkan akibat selisih pada kekuatan tekanan

udara. Beban angin berpengaruh terhadap lokasi dan tinggi suatu bangunan. Untuk

gedung-gedung yang dianggap banguan tinggi, beban angin harus diperhitungkan

karena akan berpengaruh terhadap simpangan gedung (story drift) dan penulangan

geser.

Merata Terpusat

psf (kN/m2) lb (kN)

Rumah sakit:

Ruang operasi, laboratorium 60 (2,87) 1000 (4,45)

Ruang pasien 40 (1,92) 1000 (4,45)

Koridor di atas lantai pertama 80 (3,83) 1000 (4,45)

Atap

Atap datar, berbubung, dan lengkung 20 (0,96)n

Atap digunakan untuk taman atap 100 (4,79)

Atap yang digunakan untuk tujuan lainSama seperti hunian

dilayanii

a

Atap yang digunakan untuk hunian lainnya5 (0,24) tidak boleh

direduksi

Awning dan kanopi

5 (0,24) tidak boleh

direduksi dan

berdasarkan luas tributari

dari atap yang ditumpu

oleh rangka

Konstruksi pabrik yang didukung oleh struktur rangka kau

ringan20 (0,96)

Rangka tumpu layar penutup 200 (0,89)

Semua konstruksi lainnya 2000 (8,9)

Komponen struktur atap utama, yang terhubung langsung

dengan pekerjaan lantai

Titik panel tunggal dari batang bawah rangka atap atau

setiap titik sepanjang komponen struktur utama yang

mendukung atap di atas pabrik, gudang, dan perbaikan

garasi

Semua komponen struktur atap utama lainnya

Semua permukaan atap dengan beban pekerja pemeliharaan

Hunian atau penggunaan

300 (1,33)

300 (1,33)

10

Selain ketinggian, beban angin juga penting pada bangunan yang

menggunakan material lebih ringan dan menggunakan bentuk yang mempengaruhi

aliran udara biasanya bentuk atap. Intensitas tekanan tiup yang direncanakan maka

diambil kuat tiup minimum yaitu 25 kg/m2 , kecuali untuk kondisi berikut ini:

1. untuk tepi laut hingga sejauh 5 km dari pantai harus diambil minimum maka

tekanan tiup angin yang diambil yaitu 40 kg/m2.

2. Untuk bangunan – bangunan pada daerah yang lain maka kekuatan tekanan

tiup angin nya biasanya lebih dari 40 kg/m2, maka diambil sebesar p = V2 / 16

(kg/m2), dengan V yaitu merupakam kecepatan tiupan angin dalam satuan m/s.

3. Pada cerobong, maka kekuatan tiup angin harus ditentukan dengan rumus

(42,5 + 0,6h) dengan satuan kg/m2, dan h adalah tinggi cerobong semuanya

dengan satuan meter.

Beban angin biasanya digunakan di dalam perencanaan SPBAU untuk

bangunan bersifat tertutup atau tertutup sebagian saja, tidak boleh ditetapkan lebih

kecil nilainya dari 0,77 kN/m2 serta kemudian dikalikan pada daerah luas dinding

gedung yang terkena angin, serta juga nilai sebesar 0,38 kN/m2 yang dikalikan

terhadap luas atap gedung yang tersalurkan pada bidang yang vertikal serta tegak

lurus terhadap arah angin yang telah direncanakan, beban atap serta dinding harus

diterapkan secara bersamaan, gaya yamg terjadi pada desain bangunan gedung yang

bersifat terbuka tidak harus dibawah dari 0,77 kN/m2 yang dikalikan dengan luas

Af.

Nilai tekanan tiup angin yang didapatkan masih harus dikalikan dengan koefisien

angin yang telah ditetapkan tabel dibawah ini, guna mendapatkan besarnya resultan

gaya yang bekerja pada suatu struktur.

11

Tabel 2.4 Faktor Arah Angin, Kd

Sumber : SNI 1727 (2013:50)

2.1.5.Beban Gempa (E)

Berdasarkan SNI 1727 (2013:40) beban gempa adalah beban yang

diakibatkan sebab adanya proses alami dibawah struktur suatu gedung atau

bangunan akibat pergerakan tanah, dan percepatan getaran tanah menimbulkan beban

pada saat gempa terjadi. Untuk mendesain struktur bangunan yang tahan terhadap

gempa maka perlu diperhatikan di dalam tabel sebagai berikut.

Tabel 2.5 Kategori Resiko Bangunan Gedung dan Non Gedung Untuk Beban Gempa

Sumber : SNI 1726 (2012:14)

Tipe Struktur Faktor Arah Angin Kd*

Bangunan Gedung

Sistem Penahan Beban Angin Utama 0.85

Komponen dan Klading Bangunan Gedung 0.85

Atap Lengkung 0.85

Cerobong asap, Tangki, dan Struktur yang sama

Segi Empat 0.9

Segi Enam 0.95

Bundar 0.95

Dinding Pejal berdiri bebas dan papan reklame pejal

berdiri bebas dan papan reklame terikat0.85

Rangka batang menara

Segi tiga, segi empat, persegi panjang 0.85

Penampang lainnya 0.95

Jenis pemanfaatan Kategori risiko

Gedung dan non gedung yang memiliki risiko rendah terhadap jiwa manusia

pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk, antara lain:

Fasilitas pertanian, perkebunan, peternakan, dan perikanan

Fasilitas sementara

Gudang penyimpanan

Rumah jaga dan struktur kecil lainnya

Semua gedung dan struktur lain, kecuali yang termasuk dalam kategori risiko

I, III, IV, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:

Perumahan

Rumah toko dan rumah kantor

Pasar

Gedung perkantoran

Gedung apartemen/rumah susun

Pusat perbelanjaan/mall

Bangunan industri

Fasilitas manufaktur

Pabrik

I

II

12

Tabel 2.6 Kategori Resiko Bangunan Gedung dan Non Gedung Untuk Beban Gempa

(Lanjutan)

Sumber : SNI 1726 (2012:14)

Jenis pemanfaatan Kategori risiko

Gedung dan non gedung yang memiliki risiko tinggi terhadap jiwa manusia

pada saat terjadi kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:

Bioskop

Gedung pertemuan

Stadion

Fasilitas kesehatan yang tidak memiliki unit bedah dan unit gawat darurat

Fasilitas penitipan anak

Penjara

Bangunan untuk orang jompo

Gedung dan non gedung, tidak termasuk ke dalam kategori risiko IV, yang

memiliki potensi untuk menyebabkan dampak ekonomi yang besar dan/atau

gangguan massal terhadap kehidupan masyarakat sehari-hari bila terjadi

kegagalan, termasuk, tapi tidak dibatasi untuk:

Pusat pembangkit listrik biasa

Fasilitas penanganan air

Fasilitas penanganan limbah

Pusat telekomunikasi

Gedung dan non gedung yang tidak termasuk dalam kategori risiko IV,

(termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk fasilitas manufaktur, proses, penanganan,

penyimpanan, penggunaan atau tempat pembuangan bahan bakar berbahaya,

bahan kimia berbahaya, limbah berbahaya, atau bahan yang mudah meledak)

yang mengandung bahan beracun atau peledak di mana jumlah kandungan

bahannya melebihi nilai batas yang disyaratkan oleh instansi yang berwenang

dan cukup menimbulkan bahaya bagi masyarakat jika terjadi kebocoran.

Gedung dan non gedung yang ditunjukkan sebagai fasilitas yang penting,

termasuk, tetapi tidak dibatasi untuk:

Bangunan-bangunan monumental

Gedung sekolah dan fasilitas pendidikan 

Rumah sakit dan fasilitas kesehatan lainnya yang memiliki fasilitas bedah

dan unit gawat darurat

Fasilitas pemadam kebakaran, ambulans, dan kantor polisi, serta garasi

kendaraan darurat

Tempat perlindungan terhadap gempa bumi, angin badai, dan tempat

perlindungan darurat lainnya

Fasilitas kesiapan darurat, komunikasi, pusat operasi dan fasilitas lainnya

saat keadaan darurat

Struktur tambahan (termasuk menara telekomunikasi, tangki

penyimpanan bahan bakar, menara pendingin, struktur stasiun listrik,

tangki air pemadam kebakaran atau struktur rumah atau struktur

pendukung air atau material atau peralatan pemadam kebakaran)yang

disyaratkan untuk beroperasi pada saat keadaan darurat

Gedung dan non gedung yang dibutuhkan untuk mempertahankan fungsi

struktur bangunan lain yang masuk ke dalam kategori risiko IV.

III

IV

13

Tabel 2.7 Faktor Keutamaan Gempa

Sumber : SNI 1726 (2012:15)

2.1.5.1 Menentukan Percepatan Respons Spektral MCE dari Peta Gempa

Pada tahap ini adalah menentukan nilai parameter percepatan spektral desain.

pada parameter respons percepatan spektral MCE dari peta untuk periode 1 detik

yaitu S1. sedangkan parameter respons percepatan spektral MCE periode 0,2 detik

yaitu SS. S1 dan SS merupan dua variable pada peta gempa yang telah

dipertimbangkan, seperti dibawah ini:

Gambar 2.1 Ss Gempa Maksimum yang dipertimbangkan risiko tertarget/(MCER), Kelas

Situs SB

2.1.5.2 Menentukan Klasifikasi Situs

Menurut SNI 1726 (2013 : 17) dalam pertimbangan kriteria desain seismik

gempa pada bangunan gedung pada permukaan tanah atau penentuan amplifikasi

pada besaran pada percepatan gempa puncak dari dasar batuan ke wilayah daerah

permukaan pada suatu situs, situs tersebut harus diklasifikasiksan terlebih dahulu.

Dan tipe kelas pada situs harus ditetapkan yaitu sesuai dengan ketentuan dari Tabel

2.8 dengan pasal-pasal sebagai berikut.

Kategori Risiko Faktor Keutamaan Gempa, I e

I atau II 1.00

III 1.25

IV 1.50

14

Tabel 2.8 Klasifikasi Situs

Sumber : SNI 1726 (2012:17)

2.1.5.3 Koefisien-Koefisien Situs dan Parameter-Parameter Respons Spektra

Percepatan Gempa Maksimum yang Dipertimbangkan Risiko

Tertarget (MCER)

Menurut SNI 1726 (2012 : 21) percepatan gempa MCER untuk pemilihan

desain respon spektra di permukaan tanah, diperlukan yaitu suatu faktor amplifikasi

seismic yaitu pada periode 0,2 detik serta periode 1,0 detik. Faktor amplifikasi

antara lain faktor terkait percepatan pada getaran perioda pendek (Fa) dan juga

percepatan yang meliputi getaran pada perioda 1,0 detik (Fv). Parameter spektrum

respons percepatan pada perioda pendek (SMS) dan perioda 1,0 detik (SM1) yang

disesuaikan dengan pengaruh klasifikasi situs, harus ditentukan dengan Persamaan

berikut ini:

𝑆𝑀𝑆 = 𝐹𝑎 𝑆𝑠 ............................................................................ Persamaan 2.2

𝑆𝑀1 = 𝐹𝑣 𝑆1 ............................................................................. Persamaan 2.3

Kelas situs vs (m/detik) N atau Noh su (kPa)

SA (batuan keras) >1500 N/A N/A

SB (batuan) 705 sampai 1500 N/A N/A

SC (tanah keras, sangat padat

dan batuan lunak)350 sampai 750 >50 100

SD (tanah sedang) 175 sampai 350 15 sampai 50 50 sampai 100

<175 <15 <50

• Lempung berplastisitas sangat tinggi (ketebalan H > 7,5 m dengan

Indeks Plastisitas PI > 75) 

SE (tanah lunak)

SF (tanah khusus, yang

membutuhkan investigasi

geoteknik spesifik dan analisis

respons spesifik-situs yang

mengikuti 6.10.1)

Lapisan lempung lunak/setengah teguh dengan ketebalan H > 35 m

dengan su< 50 kPa

Atau setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3 m tanah dengan

karakteristik sebagai berikut:

1.      Indeks plastisitas, PI > 20,

2.      Kadar air, w 40%,

3.      Kuat geser niralir su< 25 kPa

Setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau lebih dari

karakteristik berikut:

• Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban gempa

seperti mudah likuifaksi, lempung sangat sensitif, tanah tersementasi

lemah

• Lempung sangat organik dan/atau gambut (ketebalan H > 3 m)

15

Keterangan:

Fa = yaitu getaran pada periode pendek.

Fv = yaitu getaran yang terjadi pada periode 1,0 detik.

Ss = yaitu parameter respons spektral perioda pendek terpetakan pada percepatan

gempa MCER.

S1 = yaitu parameter respons spektral perioda 1,0 detik terpetakan untuk

percepatan gempa MCER.

Tabel 2.9 Koefisien Situs Fa

Sumber : SNI 1726 (2012:22)

Tabel 2.10 Koefisien Situs FV

Sumber : SNI 1726 (2012:22)

Catatan :

(a) Untuk mencari nilai-nilai antara Ss dan S1 maka dilakukan interpolasi linier ;

(b) SS= situs yang nilainya diperlukan investigasi analisis respons situs spesifik

dan geoteknik spesifik.

2.1.5.4 Parameter Percepatan Spektral Desain

Menurut SNI 1726 (2012 : 22) yaitu perioda pendek parameter untuk

percepatan sepktral desain, SDS dan pada perioda 1 detik, SD1, maka ditentukan

melalui rumus perhitungan sebagai berikut:

𝑆𝐷𝑆 = 2

3 𝑆𝑀𝑆 ........................................................................ Persamaan 2.4

Kelas situs

SS = 0,25 SS = 0,5 SS = 0,75 SS =1,0 SS = 1,25

SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

SB 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

SC 1,2 1,2 1,1 1,0 1,0

SD 1,6 1,4 1,2 1,1 1,0

SE 2,5 1,7 1,2 0,9 0,9

SF

Parameter respons spektral percepatan gempa (MCEr) terpetakan pada

periode pendek, T=0,2 detik, Ss

SSb

Kelas situs

S1 =0,25 S1 = 0,5 S1 = 0,75 S1 =1,0 S1 = 1,25

SA 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8

SB 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

SC 1,7 1,6 1,5 1,4 1,3

SD 2,4 2,0 1,8 1,6 1,5

SE 3,5 3,2 2,8 2,4 2,4

SF

Parameter respons spektral percepatan gempa (MCEr) terpetakan pada

perioda 1 detik, S1

SSb

16

𝑆𝐷1 = 2

3 𝑆𝑀1 ......................................................................... Persamaan 2.5

Keterangan :

SDS = yaitu parameter spektrum respons untuk percepatan pada perioda pendek.

SD1 = yaitu parameter spektrum respons untuk percepatan pada perioda 1,0 detik.

2.1.5.5 Spektrum Respons Desain

Menurut SNI 1726 (2012 : 23) bila spektrum respons desian diperlukan oleh

tata cara ini dan presedur gerak tanah dari spesifik-situs tidak digunakan, maka

kurva spektrum respons desain harus dikembangkan dengan mengacu pada Gambar

dan mengikuti ketentuan dibawah ini :

1. Spektrum respons percepatan untuk periode yang nilainya lebih kecil dari T0,

maka desain, Sa ;

𝑆𝑎 = 𝑆𝐷𝑆 (0,4 + 0,6 𝑇

𝑇0) ......................................................... Persamaan 2.6

2. spektrun respons percepatan desain, Sa, sama dengan SDS Untuk periode lebih

kecil atau sama dengan nilai TS dan lebih besar atau sama dengan nilai T0 ;

3. Untuk periode lebih besar dari TS, spektrum respons percepatan desain, Sa,

diambil berdasarkan persamaan ;

𝑆𝑎 = 𝑆𝐷1

𝑇 .................................................................................. Persamaan 2.7

Keterangan :

SDS = yaitu parameter spektrum respons untuk percepatan pada perioda pendek.

SD1 = yaitu parameter spektrum respons untuk percepatan pada perioda 1,0

detik.

T = Periode getar struktur yang fundamental.

T0 = 0,2 𝑆𝐷1

𝑆𝐷𝑠

TS = 𝑆𝐷1

𝑆𝐷𝑠

17

Gambar 2.2 Spektrum Respon Desain

2.1.5.6 Kategori Desain Seismik

Dalam perencanaan struktur harus ditetapkan memiliki suatu kategori desain

seismik, semua struktur harus ditetapkan kategori desain seismiknya berdasarkan

kategori resiko dan parameter respons spectral percepatan desainnya SDS dan SD1.

Kategori Desain seismik berdasarkan parameter respons percepatan Pada

perioda pendek dan perioda 1 detik di batasi dengan tabel dibawah ini.

Tabel 2.11 Kategori Desain Seismik berdasarkan Parameter Respons Percepatan Pada

Perioda Pendek

Sumber : SNI 1726 (2012:24)

Tabel 2.12 Kategori Desain Seismik Berdasarkan Parameter Respons Percepatan Pada

Perioda 1 Detik

Sumber : SNI 1726 (2012:25)

2.1.5.7 Kombinasi Sistem Perangkai dalam Arah yang Berbeda

Menurut SNI 1726 (2012 : 34) pada arah kedua sumbu ortogonal struktur

untuk menahan gaya gempa di masing-masing maka sistem penahan-gaya gempa

18

yang berbeda dizinkan untuk digunakan. Bila sistem yang digunakan berbeda, maka

masing - masing nilai R, Cd, dan ΩD harus dipakai pada setiap sistem, termasuk

untuk batasan sistem struktur yang dimuat dalam Tabel 2.13.

Tabel 2.13 Faktor R, 0, dan Cd Untuk Sistem Penahan Gaya Gempa

Sumber : SNI 1726 (2012:36)

2.1.5.8 Perioda Fundamental Pendekatan

Menurut SNI 1726 (2012 : 55) (Ta)pada pendekatan periode fundamentalya,

dalam detik, semua nilai harus ditentukan dengan persamaan sebagai berikut :

𝑇𝑎 = 𝐶𝑡 ℎ𝑛𝑥 ...................................................................................... Persamaan 2.8

Keterangan :

hn = Ketinggian struktur, dalam (m), di atas sampai tingkat tertinggi struktur,

Ct , x = Nilainya ditentukan pada tabel 2.14

19

Tabel 2.14 Tabel Nilai parameter perioda pendekatan Ct dan X

Sumber : SNI 1726 (2012:56)

pendekatan (Ta) dalam detik diizinkan untuk menentukan perioda

fundamental Sebagai alternatifnya, pada persamaan berikut untuk struktur dengan

sistem penahan gaya gempa teridiri atas rangka penahan momen beton atau baja

secara keseluruhan dan tinggi tingkatnya paling sedikit 3m dan juga ketinggian

yang tidak lebih dari 12 tingkat dimana:

𝑇𝑎 = 0,1𝑁 .............................................................................. Persamaan 2.9

Keterangan :

N = Jumlah tingkat

2.1.5.9 Geser Dasar Seismik

Menurut SNI 1726 (2012 : 54), dalam arah yang telah ditetapkan maka gaya

geser dasar seismik V, harus ditentukan dengan persamaan berikut :

𝑉 = 𝐶𝑠 𝑊 ........................................................................................ Persamaan 2.10

Keterangan :

Cs = perhitungan koefisien respons seismik untuk menentukan koefisien respons

seismik.

W = yaitu berat efektif seismik.

2.1.5.10 Perhitungan Koefisien Respons Seismik.

Menurut SNI 1726 (2012 : 54) Cs yaitu koefisien respon seismik, maka

persamaanya harus ditentukan sebagai berikut :

𝐶𝑠 =𝑆𝐷𝑠

(𝑅

𝐼𝑒)................................................................................... Persamaan 2.11

Keterangan :

SDS = Parameter percepatan spektrum respons desain dalam rentang perioda

pendek.

20

R = yaitu faktor untuk modifikasi respons

Ie = yaitu faktor untuk keutamaan gempa

Nilai Cs yang telah dihitung menggunakan persamaan diatas, maka nilainya

tidak perlu melebihi dengan persamaan berikut ini :

𝐶𝑠 =𝑆𝐷1

𝑇(𝑅

𝐼𝑒) ................................................................................. Persamaan 2.12

Keterangan :

Cs tidak boleh kurang dari :

𝐶𝑠 = 0,044SDSIe ≥ 0,01 ...................................................... Persamaan 2.13

Pada struktur yang berlokasi di daerah dimana S1 nilainya sama atau lebih

besar dari 0,6g, sebagai tambahan, maka nilai Cs harus tidak kurang dari :

𝐶𝑠 =0,5 𝑆1

(𝑅

𝐼𝑒)

................................................................................ Persamaan 2.14

Keterangan :

SD1 = yaitu nilai parameter spektrum respons percepatan desain untuk perioda

sebesar 1,0 detik

T = Perioda struktur bersifat fundamental (detik)

S1 = yaitu parameter yang telah dipetakan untuk percepatan spektrum respons

yang maksimum.

2.1.5.11 Distribusi Vertikal Gaya Gempa

Menurut SNI 1726 (2012 : 57) gaya gempa lateral yang timbul disemua

tingkat Fx (Kn) maka ditentukan dari persamaan berikut:

𝐹𝑥 = 𝐶vx 𝑉 ............................................................................ Persamaan 2.15

dan

𝐶𝑣𝑥 = 𝑊𝑥ℎ𝑥

𝑘

∑ 𝑊𝑥ℎ𝑥𝑘 𝑛

𝑖=1

...................................................................... Persamaan 2.16

Keterangan :

Cvx = yaitu faktor distribusi vertical.

V = yaitu gaya lateral geser atau desain di dasar daerah struktur (kN).

wi dan wx = Bagian berat total efektif seismic pada struktur (W) yang

ditempatkan pada struktur tingkat i atau x.

hi dan hx = yaitu tinggi dari dasar sampai tingkat i atau x pada struktur, (m)

21

k = yaitu nilai eksponen yang terkait dengan perioda struktur sebagai berikut :

Untuk struktur yang memiliki nilai perioda sebesar 0,5 detik atau kurang, k =

1 ; Untuk struktur yang memiliki nilai perioda sebesar 2,5 detik atau lebih, k

= 2; Untuk struktur yang memiliki nilai perioda antara 0,5 hingga 2,5 detik, k

harus Sebesar 2 atau lebih maka nilainya ditentukan dengan interpolasi linear

antara 1 dan 2.

2.1.5.12 Beban Kombinasi Terfaktor

perhitungan pembebanan yang telah dikombinasikan dan dimasukkan ke

dalam program pendukung serta telah dikombinasi dengan beban sesuai peraturan

SNI-03-1726-2012. yaitu kuat rencananya sama atau melebihi pengaruh beban-

beban terfaktor dengan kombinasi-kombinasi dengan elemen-elemen pondasi dan

Komponen elemen struktur harus dirancang sedemikian rupa, metode kombinasi

diatur dalam tabel 2.15.

Tabel 2.15 Kombinasi Beban untuk Metode Ultimit

Sumber : SNI 1726 (2012 :15)

Menurut SNI 1726 (2012 : 51) arah yang akan menghasilkan pengaruh beban

paling kritis merupakan arah untuk penerapan gempa yang digunakan dalam desain

suatu struktur. Prosedur pada pembebanan yang telah ditetapkan struktur juga harus

dianalisis secara terpisah semua dalam dua arah ortogonal. Pengaruh beban paling

kritis akibat arah penerapan gaya gempa pada struktur dianggap terpenuhi jika

kombinasi beban-beban yang diterapkan komponen dipikul pondasinya yang telah

didesain untuk beban dengan: 100% gaya untuk satu arah ditambah 30% gaya untuk

tegak lurus.

2.2 Struktur Komposit

Struktur komposit adalah struktur yang terdiri dari dua material atau lebih

namun memilik sifat bahan yang dalam penerapannya yaitu menggabungkan kedua

22

elemen tersebut menjadi satu kesatuan untuk menghasilkan elemen struktur yang

lebih baik dari elemen struktur sebelumnya.

Baja dan beton merupakan dua sifat bahan yang sering ditemukan dalam

pembanguanan suatu struktur konstruksi, baja memiliki keunggulan dalam perilaku

Tarik ketika menerima suatu beban namun sangat rentan sekali ketika menerima

tekan yang menyebabkan tekuk, sedangkan beton yaitu mempunyai perilaku

sebaliknya yaitu mudah hancur dalam perilaku tariknya, namun memiliki

keunggulan dalam perilaku tekan dalam menerima beban.

Struktur komposit merupakan kombinasi beton dan balok baja merupakan

struktur yang memanfaatkan keunggulan dari beton dan baja yang bekerja sebagai

satu kesatuan bersama - sama. Kelebihan itu merupakan baja yang kuat terhadap

tarik dan beton kuat terhadap tekan. konstruksi pelat beton yang di tumpu balok

baja sebelumnya di desain dengan cara cor di tempat, jika sebelumnya didesain

dengan mengnasumsikan bahwa pelat beton dan baja dalam menahan beban bekerja

yaitu dengan terpisah. Pada pelat beton dan baja yang bekerja bersama-sama untuk

pengaruh kompositnya tidak diperhitungkan. Pengabaian ini ddasarkan atas asumsi

bahwa ikatan yang terjadi pada pelat beton di bagian atas balok baja tidak dapat

diandalkan. Tapi dengan kemajuan pada teknologi penggunaan las, penggunaan

sambungan geser yang bersifat mekanis menjadi mudah untuk menahan gaya geser

horisontal. (Widiarsa & Seskarta, 2007).

Umumnya struktur komposit berupa:

1. Kolom baja yang telah dibungkus beton ataupun balok untuk baja terbungkus

beton (Gambar 2.3.a/d).

2. Kolom baja tang telah dibungkus beton atau tiang pancang (Gambar 2.3.b/c).

3. Balok bermaterial baja yang menahan komponen slab beton (Gambar 2.3.e).

23

Gambar 2.3 Macam – Macam Struktur Komposit

2.3 Dek Baja Gelombang

Perkembangan struktur komposit dimulai dengan digunakannya dek baja

gelombang, selain berfungsi sebagai bekisting saat pelat beton dicetak, juga

berfungsi sebagai tulangan positif bagi pelat beton. Penggunaan dek baja juga dapat

dipertimbangkan sebagai dukungan dalam arah lateral dari balok sebelum beton

mulai mengeras. Arah dari gelombang dek baja biasanya diletakkan tegak lurus

dengan balok penopangnya.

Persyaratan dek baja gelombang dan penghubung gesernya untuk digunakan

dalam komponen struktur komposit diatur dalam pasal I3.2c SNI 1729:2015. Dalam

pasal ini diisyaratkan:

1. Tinggi maksimum dek baja, hr ≤ 75 mm, lebar rata-rata minimum dari dek

gelombang, wr > 50 mm tetapi tidak boleh diambil dalam perhitungan sebagai

lebih dari lebar bersih minimum di dekat bagian paling atas dari dek baja

2. Pelat beton harus disambungkan ke balok baja dengan angkur steel headed

stud di las baik pada dek atau penampang melintang baja. Diameter stud

maksimum 19 mm.

3. Tebal pelat di atas dek baja tidak boleh kurang dari 50 mm.

4. Dek baja harus diangkurkan ke semua komponen struktur pendukung pada

spasi tidak lebih dari 460 mm.

24

Dalam perencanaan pelat atap yang menggunakan floor deck, tulangan positif

digantikan peranannya dengan floor deck. Besarnya nilai momen kapasitas floor

deck dapat dihitung dengan rumus:

𝑀𝑛 = 𝐴𝑠 . 𝑓𝑦 . (𝑑𝑒𝑓𝑓 − 𝑎

2) .................................................... Persamaan 2.17

dengan

𝑎 = 𝐴𝑠 .𝑓𝑦

0,85 .𝑓𝑐 .𝑏 .......................................................................... Persamaan 2.18

Dalam perencanaan tulangan lapis atas terlebih dahulu perlu ditentukan rasio

tulangan maksimum dan minimum.

𝜌𝑏 = 0,85 . 𝛽1 .𝑓𝑐

′

𝑓𝑦 . (

600

600+ 𝑓𝑦) ................................................. Persamaan 2.19

dengan

𝜌𝑚𝑎𝑘𝑠 = 0,75 . 𝜌𝑏 .................................................................. Persamaan 2.20

𝜌𝑚𝑖𝑛 = 1,4

𝑓𝑦 ............................................................................... Persamaan 2.21

Nilai As pakai dari tabel A-5 Struktur Beton Bertulang Istimawan

Dipohusodo didapat dari

𝐴𝑠 𝑝𝑒𝑟𝑙𝑢 = 𝜌 𝑥 𝑏 𝑥 𝑑 ............................................................... Persamaan 2.22

dengan

𝜌 = 0,85𝑥𝑓𝑐

′𝑥𝛽1

𝑓𝑦𝑥 [1 − √1 −

2 𝑥 𝑅𝑛

0,85𝑥𝑓𝑐′] ........................................ Persamaan 2.23

𝑅𝑛 = 𝑀𝑢

𝜙.𝑏.𝑑2 ............................................................................. Persamaan 2.24

𝑀𝑛 = 𝑀𝑢

Ø ................................................................................. Persamaan 2.25

Tabel 2.16 Luas penampang tulangan baja per meter panjang pelat

Diameter

batang

(mm)

Luas Penampang (mm2)

Jarak Spasi p.k.p (mm)

50 100 150 200 250 300 350 400 450

6 565,5 282,7 188,5 141,4 113,1 94,2 80,8 70,7 62,8

8 1005,3 502,7 335,1 251,3 201,1 167,6 143,6 125,7 111,7

9 1272,3 636,2 424,1 318,1 254,5 212,1 181,8 159,0 141,4

10 1570,8 785,4 523,6 392,7 314,2 261,8 224,4 196,3 174,5

12 2261,9 1131,0 754,0 565,5 452,4 377,0 323,1 282,7 251,3

13 2654,6 1327,3 884,9 663,7 530,9 442,4 379,2 331,8 295,0

14 3078,8 1539,4 1026,3 769,7 615,8 513,1 439,8 384,8 342,1

25

16 4021,2 2010,6 1340,4 1005,3 804,2 670,2 574,5 502,7 446,8

18 5089,4 2544,7 1696,5 1272,3 1017,9 848,2 727,1 636,2 565,5

19 5670,6 2835,3 1890,2 1417,6 1134,1 945,1 810,1 708,8 630,1

20 6283,2 3141,6 2094,4 1570,8 1256,6 1047,2 897,6 785,4 698,1

22 3801,3 2534,2 1900,7 1520,5 1267,1 1086,1 950,3 844,7

25 4908,7 3272,5 2454,4 1963,5 1636,2 1402,5 1227,2 1090,8

28 6157,5 4105,0 3078,8 2463,0 2052,5 1759,3 1539,4 1368,3

29 6605,2 4403,5 3302,6 2642,1 2201,7 1887,2 1651,3 1467,8

32 8042,5 5361,7 4021,2 3217,0 2680,8 2297,9 2010,6 1787,2

36 6785,8 5089,4 4071,5 3392,9 2908,2 2544,7 2261,9

40 8377,6 6283,2 5026,5 4188,8 3590,4 3141,6 2792,5

50 13090,0 9817,5 7854,0 6545,0 5610,0 4908,7 4363,3

Sumber: Struktur beton bertulang Istimawan Dipohusodo (1993:459)

Kontrol lendutan diambil pada pelat yang mempunyai bentang dan nilai

momen yang terbesar tetapi sebelum melakukan kontrol lendutan dilakukan

pemeriksaan tinggi minimum sesuai dengan tabel 9.5 (a) SNI 2847:2013.

Tabel 2.17 Tebal minimum balok non-prategang atau pelat satu arah bila lendutan tidak

dihitung

Sumber: SNI 2847 (2013:70)

Lendutan yang dihitung berdasarkan tabel di atas tidak boleh melebihi batasan

berikut

Tertumpu

sederhana

Satu ujung

menerus

Kedua unjung

menerusKantilever

Pelat masif satu-arah l/20 l/24 l/28 l/10

Balok atau pelat rusuk satu-arah l/16 l/18,5 l/21 l/8

Tebal minimum, h

Komponen struktur tidak menumpu atau tidak

dihubungkan dengan partisi atau konstruksi lainnya

yang mungkin rusak oleh lendutan yang besar

Komponen struktur

26

Tabel 2.18 Lendutan izin maksimum yang dihitung

Sumber: SNI 2847 (2013:71)

2.4 Sistem Struktur Komposit Balok dan Pelat lantai

Sistem pada lantai beton bertulang yang bertumpu pada balok baja profil I ,

biasanya berperilaku sebagai sistem plat satu arah. Jarak antar as ke as balok saling

berjajar dan digunakan sebagai tumpuan pada pelat tersebut.

Pada kasus balok komposit jenis gaya yang dipikul agar kedua material (baja

dan beton) yaitu gaya geser, dan untuk mengatasi gaya geser biasa terjadi pada pelat

beton yang berada diatas profil baja, maka digunakan shear connector atau shear

stud dan biasa juga disebut steel anchor, jika tidak diberikan shear connector maka

akan menyebabkan pergerseran (Δ) secara lateral dan mengakibatkan pelat beton

dan profil baja bekerja menjadi satu kesatuan, sehingga tidak bekerja lagi sebagai

balok komposit.

Gambar 2.4 perilaku pelat beton diatas profil baja balok

Jenis komponen struktur Lendutan yang diperhitungkan Batas Lendutan

Atap datar yang tidak menumpu atau tidak

disatukan dengan komponen nonstruktural

yang mungkin akan rusak oleh lendutan yang

besar

Lendutan seketika akibat beban

hidup Ll/180

*

Lantai yang tidak menumpu atau tidak

disatukan dengan komponen nonstruktural

yang mungkin akan rusak oleh lendutan yang

besar

Lendutan seketika akibat beban

hidup Ll/360

Jenis komponen struktur Lendutan yang diperhitungkan Batas Lendutan

Konstruksi atap atau lantai yang menumpu atau

disatukan dengan komponen nonstruktural atau

mungkin akan rusak oleh lendutan yang besar

l/480

Konstruksi atap atau lantai yang menumpu atau

disatukan dengan komponen nonstruktural

yang mungkin tidak akan rusak oleh lendutan

yang besar

l/240

Bagian dari lendutan total yang

terjadi setelah pemasangan

komponen nonstruktural (jumlah

dari lendutan jangka panjang,

akibat semua beban tetap yang

bekerja, dan lendutan seketika,

akibat penambahan beban hidup)

27

Kuat geser nominal shear stud tunggal, Qn yang dihubungkan pada pelat beton

atau pelat beton komposit yang menggunakan dek baja, dapat dihitung kekuatannya

menggunakan rumus yaitu sebagai berikut.

𝑄𝑛 = 0,5𝐴𝑠𝑎√𝑓𝑐′𝐸𝑐 ≤ 𝑅𝑔𝑅𝑝𝐴𝑠𝑎𝐹𝑢 ....................................... Persamaan 2.26

Keterangan :

Asa = Luas pada penampang shear stud (mm2).

Ec = Modulus elastisitas pada beton 0,043 𝑤𝑐1,5√𝑓𝑐

′ atau 4700 √𝑓𝑐′ (MPa)

Untuk beton normal.

Fu = Kuat Tarik minimum pada shear stud (MPa).

Rg, Rp = yaitu adalah parameter yang digunakan dengan memasukkan pengaruh

pelat beton komposit dengan dek baja.

Tabel 2.19 Kondisi menentukan Rg dan Rp

Sumber : AISC 360-10 (2010:98)

Keterangan :

Wr = lebar rusuk (rib)

Hr = tinggi rusuk

** = Shear Stud tunggal

+ = Jika emid-ht ≥ 0,50 mm maka Rp = 0,75

28

Gambar 2.5 pengaruh orientasi rusuk dek baja tegak lurus profil balok (AISC 2010)

Untuk memperkirakan kuat geser dari shear-stud di dasarkan oleh riset

empiris, tingkat akurasinya tergantung kesamaan detail rencana dengan detail

sampel uji empiris yang menjadi rujukan, jadi untuk pelat beton komposit dan dek

baja, maka penempatan shear stud harus sesuai dan memenuhi ketentuan sesuai

gambar dibawah ini.

Gambar 2.6 persyaratan pendetailan shear-stud dengan dek baja (AISC 2010)

29

Pada pemasangan shear stud dengan profil balok yang menggunakan dek baja,

pertama membuat lubang atau dapat dilas diatasnya, namun apabila tebalnya t ≥ 1,5

mm (lapis tunggal) atau 1,2 mm (lapis ganda) maka cara pemasangan dek baja

mengikuti ketentuan atau ketetapan dari pabrik.

Syarat dek baja yaitu harus disambung pada profil baja maksimum setiap 450

mm (AISC 2010). Sambungan dapat menggunakan shear-stud atau dapat ditambah

las titik (spot weld).

Menurut ketentuan AISC 2010 pasal I3.2d.(1) seluruh kekuatan gaya geser

horisontak yang terjadi pada interface profil baja dan pada pelat berton, keseluruhan

dianggap dipikul oleh angkur baja : c-channel atau stud.

Pada penampang plastis pada balok komposit. Jumlah stud yang dihitung

dengan rumus.

𝑁 = 𝑉’/𝑄𝑛 .............................................................................. Persamaan 2.27

Keterangan :

V’ = Yaitu gaya geser nominal.

Qn = yaitu kuat geser nominal stud tunggal.

Gambar 2.7 aliran geser shear-stud balok sederhana

Untuk balok sederhana perlu dua kali dari hasil jumlah perhitungan dari

persamaan di atas agar terpasang secara lengkap, dari kiri sampai tengah pada

bentang dan lanjut pada tumpuan bagian kanan.

30

Jika shear-stud yang dibutuhkan cukup banyak, maka harus dipasang

sedemekian rupa agar jarak antara stud yang terpasang tidak kuran dari 6d. dan bila

mungkin dibutuhkan dapat dibuat staggering sebagai berikut.

Gambar 2.8 ketentuan pemasangan jarak antar shear-stud

2.4.1 Perencanaan Lentur Balok Komposit

Untuk perencanaannya yang bersifat konservatif, perilaku dari reaksi

komposit yaitu hanya terjadi pada balok yang hanya mengalami momen positif,

pada balok menerus ada juga bagian yang mengalami momen negatif, sehingga

pelat beton bagian atas mengalami tarik, sedangkan bagian tekat dialami pada

bagian bawah profil baja I, maka untuk perencanaan efek dari balok komposit tidak

di perhitungkan, dan hanya dianggap sebagai balok biasa.

Karena permasalah stabilitas, analisa momen pada balok komposit relatif

lebih sederhana, bagian sayap yang terhubung atau menyatu dengan pelat beton,

membuat permasalahan tekuk torsi dan lokal terabaikan, hanya pelat badan yang

perlu ditinjau kembali pada stabilitas.

Pelat badan berklasifikasi kompak

ℎ𝑡𝑤

⁄ ≤ 3,76 √𝐸

𝑓𝑦 .................................................................... Persamaan 2.28

Pada pelat badan yang terklasifikasi kompak, tidak meninjau stabilitas, yaitu

tekuk local dan tekuk lateral, profil pada baja yang dibebani hingga kondisi plastis.

Maka kapasitas pada lentur yaitu Mn dihitung berdasarkan momen plastisnya.

Pelat badan berklasifikasi kompak

31

ℎ𝑡𝑤

⁄ > 3,76 √𝐸

𝑓𝑦 .................................................................... Persamaan 2.29

Pada pelat badan yang terklasifikasi kompak atau langsing, yaitu meninjau

stabilitas, yaitu ketika dibebani sebelum mencapai keadaan plastis, akan mengalami

kegagalan pada stabilitas, yaitu terjadi tekuk lokal, dan cara mengatasinya

mengasumsikan balok dalam kondisi elastis saja.

2.4.2 Lebar Efektif Balok Komposit

Konsep lebar efektif sangat berguna dalam proses desain, terutama ketika

proses desain harus dilakukan terhadap suatu elemen yang mengalami distribusi

tegangan yang tidak seragam. Besarnya lebar efektif dari suatu komponen struktur

komposit dapat ditentukan sebagai berikut:

Gambar 2.9 Lebar efektif balok komposit

Sesuai dengan pasal I3.1a SNI 1729:2015, menyatakan bahwa lebar efektif

pelat beton harus diambil dari jumlah lebar efektif untuk setiap sisi sumbu balok,

masing-masing yang tidak melebihi:

1. Seperdelapan dari bentang balok, pusat-ke-pusat tumpuan

2. Setengah jarak ke sumbu dari balok yang berdekatan

3. Jarak ke tepi dari pelat

𝑏𝑒 ≤ 𝐿

4 𝑥 𝐿 .............................................................................. Persamaan 2.30

𝑏𝑒 = 𝑏𝑜 ................................................................................... Persamaan 2.31

32

2.4.3 Gaya Geser Balok Komposit

Untuk gaya geser pada balok komposit yaitu sama saja sifatnya dengan balok

biasa, hal ini dikarenakan kuat gesernya hanya ditentukan oleh profil baja itu sendiri

yakni pelat badan dari balok tersebut, dan tidak terpengaruh oleh pelat beton, begitu

pula shear-stud tidak memengaruhi apa-apa dan hanya sebagai penyatu antara pelat

beton dan balok baja.

Menurut SNI 1729 (2015:75) desain kekuatan dari nilai geser ditentukan

dengan persamaan dibawah ini

𝑉𝑛 = 0,6 𝐹𝑦 𝐴𝑤 𝐶𝑣 ................................................................... Persamaan 2.32

Keterangan:

Fy = yaitu nilai dari tegangan leleh minimum yang telah disyaratkan Ksi (N-

mm2)

Aw = yaitu luas dari badan, dengan tinggi keseluruhan dikalikan dengan ketebalan

pada badan, dtw, In2 (mm2)

Cv = 1,0

2.4.4 Penampang Plastis Balok Komposit

Momen plastis terjadi jika pelat badan pada profil baja komposit memenuhi

persamaan

ℎ𝑡𝑤

⁄ ≤ 3,76 √𝐸

𝑓𝑦 ..................................................................... Persamaan 2.33

Atau terklasifikasi kompak, dengan asumsi bahwa penampang balok

komposit dalam kondisi plastis, yaitu terjadi ketika tegangan pada seluruh

penampang mengalami leleh atau Fy baik pada daerah tegangan tarik maupun tekan.

Pada saat terjadi Tarik maka kekuatannya diabaikan. Untuk beton yang mengalami

tekan, kondisi plastis ekivalen jika seluruh penampang terjadi tegangan yang

bersifat merata 0,85fc’

Pada perhitungan luas penampang beton yang mengalami tekan, dan

digunakan pada pelat komposit dengan dek baja, maka penempatannya pada arah

rusuk, akan menentukan luas efektif yang dapat digunakan. Untuk arah rusuk tegak

lurus balok (lihat gambar 2.10), yang efektif hanya beton diatas elevasi rusuk dan

33

dapat diperhitungkan, sedangkan yang bagian dalam rusuk tidak bekerja maka

diperlukan kuat geser shear-stud.

Gambar 2.10 komponen – komponen balok komposit

Momen plastis yang terjadi pada balok komposit sangat dipengaruhi oleh

kekuatan geser yang dipikul oleh shear-stud. Jika ternyata tidak dapat ditahan, maka

momen plastis tidak akan tercapai, maka dengan itu gaya geser nominal V’ antara

profil baja dan pelat baja dan pelat beton yang ditahan oleh shear-stud yang

bereaksi pada titik-titik momen positif maksimum, sampai dengan titik momen nol.

Besarnya nilai V’ tergantung dari tiga kondisi batas

Nilai V’ untuk beton pecah

𝑉′ = 0,85 𝑓𝑐′𝐴𝑐 ....................................................................... Persamaan 2.34

Nilai V’ untuk profil baja mencapai leleh Tarik

𝑉′ = 𝑓𝑦𝐴𝑠 ............................................................................... Persamaan 2.35

Nilai V’ untuk kuat geser total shear-stud

𝑉′ = ∑ 𝑄𝑛 ............................................................................... Persamaan 2.36

Keterangan :

Ac = yaitu luasan pada pelat beton yang berada diantara lebar efektif pada pelat

As = yaitu luasan pada profil baja I

34

ƩQn = jumlah besarnya nilai kuat geser nominal pada shear-stud pada balok

komposit yang terpasang antara titik momen maksimum sampai titik momen

nol (agar terjadi efek komposit penuh), nilainya tidak boleh yang terkecil.

Besarnya gaya geser V’ dari profil baja atau beton pecah yang mengalami

leleh sama seperti pada resultan gaya tekan serta tarik besarnya nilai gaya geser

sebagai berikut.

Resultan gaya tekan maksimum yang terjadi yaitu :

𝐶 = 0,85 𝑓𝑐′𝐴𝑐 ......................................................................... Persamaan 2.37

Resultan Gaya Tarik minimum yang terjadi yaitu ;

𝑇 = 𝑓𝑦𝐴𝑠 ................................................................................. Persamaan 2.38

Dalam menghitung momen plastis balok komposit, ada tiga macam kondisi

distribusi tegangan plastis, yang nilainya tergantung pada resultan gaya tarik dan

tekan dan menghasilkan sumbu netral plastis yang berbeda-beda.

Case-a : Jika T ≤ C maka sumbu netral plastis berada dalam plat beton

Gambar 2.11 distribusi tegangan plastis – case a

Yaitu pada kondisi ini, merupakan kondisi paling ideal bagi penampang balok

komposit, dan sering dijumpai di lapangan, momen positif pada lentur sehingga

kondisi leleh dialami baja terlebih dahulu dikarenakan volume beton yang relatife

lebih besar, sehingga kopel gaya tarik yang menentukan 𝑇 = 𝑇 ∗ dan 𝐶 = 𝑇 ∗.

35

Tinggi blok yang terjadi pada pelat beton yang mengalami tegangan tekan

yaitu a dapat dihitung besar nilainya dengan persamaan sebagai berikut:

𝑎 = 𝑓𝑦𝐴𝑠

0,85𝑓𝑐′.𝑏𝑒 ............................................................................ Persamaan 2.39

Dan asumsi dinyatakan terbukti jika 𝑎 < 𝑡𝑐 yaitu jika memakai dek baja, dan

𝑎 < 𝑡 dengan menggunakan pelat yang solid. Yc adalah jarak pada tepi atas profil

baja I ke bagian atas pada pelat beton, sedangkan Y2 adalah jarak dari tepi atas profil

baja I ke resultan gaya pelat beton yang dicari, maka :

Nilai Yc untuk pelat beton solid

𝑌𝑐 = 𝑡 ..................................................................................... Persamaan 2.40

Nilai Yc untuk pelat komposit dengan dek-baja)

𝑌𝑐 = ℎ𝑟 + 𝑡𝑐 ......................................................................... Persamaan 2.41

Nilai Yc untuk pelat solid haunch / Penebalan)

𝑌𝑐 = ℎℎ + 𝑡 ............................................................................ Persamaan 2.42

Nilai untuk Y2

𝑌2 = 𝑌𝑐 − 1

2𝑎 ........................................................................ Persamaan 2.43

Keterangan:

t = yaitu tebal pelat beton solid (tanpa dek baja).

hr = yaitu adalah tinggi rusuk pada pelat komposit dengan dek baja.

tc = yaitu adalah tebal pelat beton di atas elevasi rusuk pada pelat komposit

dengan dek baja.

hh = yaitu tinggi haunch atau penebalan diatas profil balok.

maka dapat ditemukan persamaan kapasitas dari momen plastis pada

penampang balok ko,posit case-a sebagai berikut:

𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 = 𝑓𝑦𝐴𝑠 + 1

2𝑑 ......................................................... Persamaan 2.44

Case-b : Jika T > C maka sumbu netral plastis berada di baja, yaitu pada pelat sayap

36

Gambar 2.12 distribusi tegangan plastis – case b

Kondisi pada case-b ini terjadi ketika luasan pada plat beton yang relative

lebih kecil dari kopel Tarik profil baja, maka sebab itu ketika terjadi momen positif

maka profil baja tersebut akan mengalami desak, dan hal ini sangat dapat terjadi

jika 𝑡𝑓 > 𝑦 > 0.

Dan dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

𝑇 = 𝑓𝑦𝐴𝑠 ................................................................................. Persamaan 2.45

𝐶 = 0,85 𝑓𝑐′𝑏𝑒𝑡 ....................................................................... Persamaan 2.46

𝑦 = 𝑇−𝐶

𝑏𝑓.𝐹𝑦 ≤ 𝑡𝑓 ........................................................................ Persamaan 2.47

Jika persyaratan dari persamaan di atas terpenuhi maka kuat lentur dari

penampang komposit dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut:

𝐶𝑠𝑚 = 2𝐹𝑦𝑦 ............................................................................. Persamaan 2.48

𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 = 𝐶 (𝑌2 + 1

2𝑑) + 𝐶𝑠𝑚 (𝑑 − 𝑦)

1

2 .......................... Persamaan 2.49

Case-c : Jika T > C maka sumbu netral plastis berada di baja, yaitu pada pelat badan

Gambar 2.13 distribusi tegangan plastis – case c

37

Pelat beton dengan kondisi luasannya yang terjadi nilainya relatif lebih kecil

dibandingkan luasan pada profil baja. Untuk terjadinya keseimbangan gaya,

akibatnya masih mengalami gaya tekan pada bagian pelat badan profil baja. Dan

kondisi ini yaitu terjadi jika nilai pada 𝑻 − 𝑪 – 𝑪𝒔𝒇 > 𝟎 adapun persamaan –

persamaannya dapat dihitung dengan persamaan di bawah ini:

𝑇 = 𝑓𝑦𝐴𝑠 ................................................................................. Persamaan 2.50

𝐶 = 0,85 𝑓𝑐′𝑏𝑒𝑡 ....................................................................... Persamaan 2.51

𝐶𝑠𝑓 = 𝑏𝑓𝑡𝑓2𝐹𝑦 ........................................................................ Persamaan 2.52

𝑦 = 𝑇−𝐶−𝐶𝑠𝑓

𝑏𝑓.𝐹𝑦 ........................................................................... Persamaan 2.53

𝐶𝑠𝑤 = 𝑡𝑤. 𝑦 . 2𝐹𝑦 .................................................................... Persamaan 2.54

𝑦𝑓 = 1

2 (𝑑 − 𝑡𝑓) ..................................................................... Persamaan 2.55

𝑦𝑤 = 1

2 (𝑑 + 𝑦) − 𝑡𝑓 ............................................................. Persamaan 2.56

Selanjutnya untuk menentukan kapasitas momen plastisnya ditentukan

sebagai berikut.

𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 = 𝐶 (𝑌2 + 1

2 𝑑) + 𝐶𝑠𝑓𝑦𝑓 + 𝐶𝑠𝑤𝑦𝑤 ....................... Persamaan 2.57

2.4.5 Penampang Elastis Balok Komposit

Untuk analisa elastis penampang komposit untuk menghitung lendutan dan

kekuatan pada balok komposit dengan pelat badan relatif lebih langsing harus

memenuhi kriteria dengan persamaan.

ℎ𝑡𝑤

⁄ > 3,76 √𝐸

𝑓𝑦 ..................................................................... Persamaan 2.58

Untuk mempelajari perilaku elastis dari balok penampang komposit, maka

ditinjau balok dengan sisi atas pelat beton yang menyatu (tersedia shear connector

baja dibawahnya, maka lihat gambar dibawah ini.

38

Gambar 2.14 perilaku tegangan-regangan elastis penampang komposit

Akibat momen positif, sisi atas tekan dan bawah tarik, ini merupakan

karakteristik dari balok lentur gambar 2.14 (a) untuk kondisi tegangan pada bahan

yang tergambar linier pada umumnya. Hanya saja slopenya berbeda antara bagian

penampang dengan material beton berada di atas, dan penampang baja di bagian

bawahnya, yaitu dapat dilihat pada gambar 2.14 (b).

Jika regangan sama, namun tegangan yang ditunjukan oleh slope berbeda,

maka hal itu diakibatkan oleh modulus elastisitas kedua bahan yang bebeda, dapat

ditujukan pada persamaan di bawah ini

𝜎 = 𝜀𝐸. ................................................................................... Persamaan 2.59

Jika dapat dibuat transformasi penampang sehingga modulus elastisitasnya

setara, maka kondisi tegangan yang berbeda menjadi tidak ada atau diabaikan, dan

juga slope pada tegangan, dikerjakan seperti penampang utuh biasa. Dengan

menggunaka cara n atau rasio modular, atau disebut juga penampang elastis

transformasi dengan persamaan sebagai berikut.

𝑛 = 𝐸𝑠

𝐸𝑐=

200000

0,043𝑤𝑐1,5 √𝑓𝑐′

............................................................ Persamaan 2.60

Untuk material beton yang berat normalnya (wc) berkisar diantara 1440 ~

2560 kg/m3 maka persamaan yaitu sebagai berikut:

𝑛 = 𝐸𝑠

𝐸𝑐=

200000

4700 √𝑓𝑐′=

42,6

√𝑓𝑐′ ....................................................... Persamaan 2.61

Dari gambar 2.14 dapat dimuat dengan persamaan sebagai berikut:

𝜀𝑠 = 𝜀𝑐 .................................................................................... Persamaan 2.62

Atau

39

𝑓𝑠

𝐸𝑠=

𝑓𝑐′

𝐸𝑐 ................................................................................... Persamaan 2.63

𝑓𝑠 = 𝐸𝑠

𝐸𝑐 𝑓𝑐′ .............................................................................. Persamaan 2.64

Atau

𝑓𝑠 = 𝑛𝑓𝑐′ ................................................................................ Persamaan 2.65

Dari persamaan diatas maka dapat di deskripsikan yaitu n kali unit pada luasan

beton yang diperlukan untuk memikul gaya yang sama seperti beban yang dipikul

oleh satuan dari unit luasan baja. Untuk memikul gaya yang sama pada beton, maka

luasan pada beton dibagi dengan n, maka mengganti Ac dengan Ac/n, maka

menghasilkan luasan penampang yang bertransformasi, untuk balok komposit,

maka hanya dibagi dengan be saja.

Gambar 2.15 konversi menjadi balok biasa

Tegangan pada sisi atas dan sisi bawah profil baja persamaannya dapat

diuraikan sebagai berikut

𝑓𝑠𝑡 =𝑀𝑦𝑡

𝐼𝑡𝑟 ................................................................................ Persamaan 2.66

𝑓𝑠𝑏 = 𝑀𝑦𝑏

𝐼𝑡𝑟 ................................................................................ Persamaan 2.67

Pada penampang beton tegangan maksimumnya

𝑓𝑐 =𝑀𝑦

𝐼𝑡𝑟 .................................................................................... Persamaan 2.68

Dalam mencari titik berat penampang komposit, yaitu penampang dibagi

menjadi segmen – segmen sederhana, dihitung statis momennya terhadap acuan,

perhitungan akan lebih mudah dibuat dalam bentuk tabulasi. Persamaan diuraikan

di bawah ini.

40

𝑦 = ∑ 𝐴𝑖𝑦𝑖

𝐴𝑖 ................................................................................ Persamaan 2.69

𝑡𝑟 = Ʃ𝐼𝑜 + Ʃ𝐴𝑖 (𝑦 − 𝑦𝑖)2 ...................................................... Persamaan 2.70

2.5 Castellated Beam

Castellated Beam adalah suatu bentuk pada penampang profil yang

ditingkatkan kekuatan kapasitas komponen pada strukturnya dengan

memperpanjang profilnya satu arah dengan penampang yang lain dengan cara di

las sepanjang pola yang telah dipotong. Castellated Beam ini mempunyai tinggi (h)

yaitu hampir 50% lebih tinggi dari profil awal sehingga dapat meningkatkan nilai

lentur axial pada penampang profil, momen inersia (Ix), dan modulus section (Sx)

(Knowles, 1991).

Dibawah ini merupakan ilustrasi bagian-bagian dari Castellated Beam:

1. Web Post, yaitu merupakan Area solid atau badan penampang profil dari

Castellated Beam.

2. Castellation, yaitu proses perlubangan pada area web post atau badan

pada penampang profilnya (hole).

3. Throat Width : yaitu perpanjangan horisontal dari potongan ber “gigi”

penampang bagian bawah profil.

4. Throat Depth, yaitu tinggi area pada penampang profil dilakukan

potongan “gigi” bawah hingga bagian sayap profil.

Gambar 2.16 Bagian-bagian Hexagonal Castellated Beams (Patrick Bardley 2007)

41

Gambar 2.17 Castella Beam (Balok Kastela)

Unruk balok kastela sendiri memiliki perlakuan khusus dalam perhitungan

momen nominalnya yang telah dirumuskan sebagai berikut:

𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 − 𝐹𝑦.ᐃ𝐴𝑠ℎ𝑜

4+ 𝑒 ................................................... Persamaan 2.71

Atau,

𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 (𝑍𝑥− 1 4 ⁄ ℎ𝑜

2 𝑡𝑤

𝑍𝑥)......................................................... Persamaan 2.72

Keterangan:

Mn = yaitu nilai momen nominal Castellated beam

Mp = yaitu nilai dari momen plastis = 𝑍𝑥 𝑓𝑦

fy = yaitu kuat kuat leleh pada baja

ᐃ𝐴𝑆 = ℎ𝑜 . 𝑡𝑤

ho = yaitu tinggi lubang pada penampang profil

tw = yaitu tebal web atau badan pada penampang profil

e = yaitu panjang eksentrisitas pada lubang

sedangkan untuk nilai gaya geser maksimum yang dapat di tahan oleh

penampang profil kastela ditunjukan dengan persamaan :

𝑉𝑚𝑡 = √6+

𝑣 +√3 𝑉𝑝𝑡 ≤ 𝑉𝑝𝑡 .......................................................... Persamaan 2.73

Keterangan:

Vpt = yaitu kapasitas dari nilai geser plastis dari web = 𝑓𝑦 . 𝑡𝑤. 𝑠𝑡 / √3

fy = yaitu kuat leleh pada baja

42

tw = yaitu tebal dari web

v = yaitu nilai rasio dari tee = 𝑎𝑜 / 𝑠𝑡 (gunakan ao/�̅�𝑡untuk perkuatan bukaan)

ao = yaitu panjang daerah bukaan pada web

st = yaitu kedalaman tee

sedangkan untuk Kontrol tekuk pada web (Web Buckling) dirumuskan

dengan persamaan:

𝑑−2𝑡𝑓

𝑡𝑤 ≤

1100

√𝑓𝑦, fy dalam MPa .................................................. Persamaan 2.74

Dengan memenuhi batasan :

𝑎𝑜

ℎ𝑜 ≤ 3,0 .................................................................................. Persamaan 2.75

𝑉𝑚 ≤ 2

3 �̅�𝑝 ............................................................................. Persamaan 2.76

Gambar 2.18 profil asli Wf dan Castellated.

Keterangan:

Vm = yaitu nilai dari gaya geser maksimum

fy = yaitu kuat leleh pada baja

tw = yaitu tebal pada web

tf = yaitu tebal pada sayap

d = yaitu kedalaman lubang

= yaitu nilai rasio dari tee = ao / st (gunakan ao/�̅�𝑡 untuk nilai perkuatan

bukaan)

ao = yaitu panjang bukaan pada web

ℎ𝑜 = yaitu tinggi bukaan pada web

st = yaitu kedalamn tee pada web

𝑉𝑚 = yaitu nilai dari kapasitas geser maksimum

𝑉 ̅𝑝 = yaitu nilai dari kapasitas geser plastis

43

Besarnya kemiringan pada sudut θ yaitu antara 45° sampai 70°, dan

kemiringan sudut yang sering dipakai penerapannya di lapangan adalah 45° dan

60°. Sudut θ ditentukan dengan cara memperhitungkan tegangan pada geser yang

terjadi atas bagian garis netral badan yaitu sehingga tidak melebihi tegangan

izinkan. Pada penampang balok kastella untuk analisis rumus perhitungannya

adalah dengan persamaan sebagai berikut:

Gambar 2.19 Penampang Asli Profil WF.

Gambar 2.20 Penampang Profil Castellated.

𝑡𝑎𝑛 𝜃 =ℎ

𝑏 ................................................................................ Persamaan 2.77

𝑑𝑔 = 𝑑𝑡 + ℎ𝑜 ......................................................................... Persamaan 2.78

𝑑𝑡 = 𝑑𝑔−ℎ

2 ............................................................................... Persamaan 2.79

Keterangan:

dg = yaitu tinggi profil pada badan castellated beam.

db = yaitu tinggi profil balok awal sebelum pemotongan (castellatitation).

h = yaitu tinggi pemotongan pada profil.

Penampang castellated beam memiliki syarat ketinggian, yaitu 2 y > db

44

Gambar 2.21 Contoh Sambungan Castellated Beam

2.6 Kolom

Kolom yaitu batang tekan vertikal dengan rangka (frame) struktural yang

menahan beban yang disalurkan balok. kemudian beban-beban disalurkan oleh

kolom dari elevasi atas sampai ke elevasi terbawah sampai akhirnya menuju ke

tanah melalui struktur pondasi. Karena sifat struktur kolom yang merupakan

komponen batang tekan, sehingga keruntuhan atau menyebabkan collapse (runtuh)

pada lantai bersangkutan, dan keruntuhan ini terjadi di kolom yang merupakan

lokasi kritis dan juga juga terjadi pada beban batas total tekuk pada kolom (ultimate

total collapse) seluruh strukturnya (Nawi, 2003).

Pada perencanaan kolom banyak parameter penting yang mempengaruhi

kekuatan kolom selain panjang kolom dan kelangsingan kolom, hal yang

mempengaruhi kekuatan kolom dalam perencanaan sebuah kolom, parameter -

parameter lainnya (Bjorhovde, 1988) :

1. Mutu pada baja

2. Metode pembuatan pada kolom

3. Ukuran suatu penampang kolom

4. Bentuk dari penampang kolom

5. Sumbu lentur pada kolom

6. Banyaknya kerusakan, kecacatan, dan kebengkokan yang ada pada kolom

(initial crookedness)

45

7. Kondisi pengekangan ujung pada tumpuan struktur kolom (degree of end

restraint).

2.6.1 Kolom Komposit

Kolom yang terbuat dari penampang baja gilas atau tersusun yang diberi

selubung beton di sekelilingnya, ataupun yang terbuat dari penampang baja

berongga yang diisi dengan beton struktural harus direncanakan sesuai dengan

kekuatan batas tekan.

Ada dua tipe kolom komposit, yaitu:

1. Struktur kolom baja berselubung beton

adalah struktur kolom komposit yang dibuat dengan profil bajanya yang

diselubungi atau dilapisi beton pada sekelilingnya.

Gambar 2.22 Profil baja berselubung beton dan profil baja king cross

2. Struktur kolom baja yang berintikan beton

Adalah kolom yang sekelilingnya adalah profil baja dan dengan berintikan

beton atau kolom yang terdiri dari penampang baja berongga yang rongganya

diisi dengan material beton.

Gambar 2.23 Profil baja berintikan beton

46

2.6.2 Rangka Tidak Bergoyang dan Bergoyang

Pada perencanaan kolom biasanya digunakan kekuatan kolom dengan

menentukan panjang efektif kolom yaitu dengan mencari korelasi dari bentuk

tekuk pada kolom yang sesuai dengan rumus euler.

Gambar 2.24 Faktor Prediksi Panjang Efektif Kolom, K

Kondisi ideal dari tumpuan tidak mudah dievaluasi dilapangan, maka

daripada itu rekomendasi nilai dari K diperbesar, namun tidaklah mudah karena

proses implementasinya dan hanya memuat satu elemen saja dari struktur real yang

kompleks.

Dalam hal ini struktur cukup digolongkan menjadi dua kategori yang berbeda,

yaitu rangka tidak bergoyang dengan batasan 0,5 K 1,0 dan rangka tidak

berggoyang dengan batasan 1,0 K , rangka tidak bergoyang jika titik nodal

pada ujung-ujung kolom tidak berpindah saat dibebani dikarenakan ada tambatan

penahan lateral khusus baik berupa bracing atau dinding geser, sedangkan rangka

bergoyang merupakan lawan dari rangka tidak bergoyang yaitu ketika dibebani

maka titik nodalnya akan mengalami perpindahan. Untuk mencari panjang efektif

kolom atau nilai K, terlebih dahulu harus dicari nilai GA dan GB, dengan

menggunakan persamaan dibawah ini.

47

𝐺𝐴 = ∑(𝐸𝐼/𝐿)𝑐

∑(𝐸𝐼/𝐿)𝑏 .......................................................................... Persamaan 2.80

𝐺𝐵 = ∑(𝐸𝐼/𝐿)𝑐

∑(𝐸𝐼/𝐿)𝑏 .......................................................................... Persamaan 2.81

Setelah menemukan nilai GA dan GB maka kemudian ditinjau dengan

alignment chart baik rangka bergoyang maupun rangka tidak bergoyang.

Gambar 2.25 Alignment Chart Rangka Tidak Bergoyang

Gambar 2.26 Alignment Chart Rangka Bergoyang

2.6.3 Bentuk Penampang Terhadap Tekuk

Pada batang tekan pendek ketika dibebani aksial tekan tanpa eksesntrisitas

maka batang tekan tersebut tidak mengalami tekuk, perilakunya seperti batang

tarik, yang tergantung pada luas penampang, pada batang tekan yang terpengaruhi

terhadap tekuk, yang mempengaruhi adalah luas dan momen inersia pada

penampang, dan biasa disebut sebagai factor kelangsingan pada batang dengan

mengacu pada persamaan dibawah ini

48

𝐾𝐿

𝑟𝑚𝑖𝑛 .......................................................................................... Persamaan 2.82

Pada nilai radius girasi minimum sendiri ditentukan dengan rumusan sebagai

berikut.

𝑟𝑚𝑖𝑛 = √𝐼𝑚𝑖𝑛

𝐴 ........................................................................... Persamaan 2.83

Dan nilai pada Imin sendiri tergantung inersia terkecil baik dari nilai Ix ataupun

Iy, dan nilai girasi minimum pun dapat ditentukan dengan menghitung radius girasi

ekuivalen terhadap tekuk torsi dengan persamaan sebagai berikut.

𝑟𝑡 = √𝐶𝑤+0,04 𝐽 𝑥 (𝐾𝐿)2

𝐼𝑝𝑠 ............................................................. Persamaan 2.84

Sedangkan nilai Ips sendiri adalah momen inersia polar terhadap pusat geser

terhadap penampang simetri ganda, pusat berat berhimpit dengan pusat geser

sehingga, nilai Ips yaitu:

𝐼𝑝𝑠 = 𝐼𝑥 + 𝐼𝑦 ......................................................................... Persamaan 2.85

Dan nilai J didapatkan dengan persamaan berikut:

𝐽 =1

3 𝑥 (2 𝑥 𝑏 𝑥 𝑡𝑓

3 + (𝑑 − 2 𝑥1

2 𝑥𝑡𝑓 ) 𝑥 𝑡𝑓

3 ) .................. Persamaan 2.86

Tabel 2.20 Rasio Terhadap Lebar Elemen Tekan Komponen Struktur Yang Menahan

Tekan Aksial

Sumber : SNI 1729 (2015:17)

49

Tabel 2.21 Rasio Terhadap Lebar Elemen Tekan Komponen Struktur Yang Menahan Tekan

Aksial (Lanjutan)

Sumber : SNI 1729 (2015:18)

Jika rasio lebar terhadap terhadap ketebalan dari setiap elemen baja yang

dihitung melebihi r, penampang tersebut dapat disebut langsing terhadap tekan

aksial dengan mengacu pada tabel diatas.

Tabel 2.22 Rasio Terhadap Lebar Elemen Tekan Komponen Struktur Yang Menahan

Lentur

Sumber : SNI 1729 (2015:19)

50

Tabel 2.23 Rasio Terhadap Lebar Elemen Tekan Komponen Struktur Yang Menahan

Lentur (Lanjutan)

Sumber : SNI 1729 (2015:20)

Jika rasio lebar terhadap terhadap ketebalan dari setiap elemen baja yang

dihitung melebihi r, penampang tersebut dapat disebut langsing terhadap tekan

yang menahan lentur dengan mengacu pada tabel diatas.

2.6.4 Kekuatan Tekan Nominal Pada Kolom

Yaitu merupakan nilai terkecil kuat tekan terhadap kondisi batas tekuk lentur,

tekuk torsi dan tekuk torsi-lentur yang biasa dipengaruhi dari bentuk penampang

kolom tersebut, dengan persamaan sebagai berikut:

Adapun Fcr dapat dicari berdasarkan kurva kuat tekan kolom yang merupakan

fungsi dari kelangsingan. Rumus kurva tegangan tekuk kritis kolom khusus tekuk

lentur saja adalah:

𝐾𝐿

𝑟𝑚𝑖𝑛 4,71 √

𝐸

𝐹𝑦 ....................................................................... Persamaan 2.87

51

Atau

𝐹𝑦

𝐹𝑒 < 2,25 ............................................................................... Persamaan 2.88

Apabila dari hasil perhitungan dengan persamaan memenuhi syarat maka

dapat dikaakan bahwa kolom mengalami kondisi tekuk inelastis.

𝐹𝑐𝑟 = (0,658𝐹𝑦

𝐹𝑒 ) 𝑥 𝐹𝑦 ............................................................ Persamaan 2.89

Sedangkan pada kondisi tekuk elastis sendiri nilai Fcr dapat dicari dengan

persamaan berikut.

𝐹𝑐𝑟 = 0,877 𝑥 𝐹𝑒 ..................................................................... Persamaan 2.90

Dan Fe merupakan tegangan tekuk kristis elastis dengan persamaan sebagai

berikut.

Tegangan kritis elastis terhadap tekuk lentur

𝐹𝑒 = 𝜋2 𝑥 𝐸

(𝐾𝐿

𝑟𝑚𝑖𝑛)

2 ............................................................................. Persamaan 2.91

Tegangan kritis elastis terhadap tekuk puntir

𝐹𝑒 = (𝜋2 𝑥 𝐸 𝑥 𝐶𝑤

𝐾𝑧 𝑥 𝐿+ 𝐺 𝑥 𝐽) 𝑥

1

𝐼𝑝 ............................................... Persamaan 2.92

2.6.5 Kekuatan Lentur Nominal

Pada perhitungan Mn rasio lebar dan tebal dan klasifikasi sangat

mempengaruhi, proses klasifikasi merupakan tahapan awal dalam perencanaan

struktur baja, cara ini digunakan untuk mengantisipasi terhadap tekuk lokal (Local

Buckling) dari elemen- elemen penyusun profil, elemen – elemen penyusun profil

diklasifikasi menjadi tiga yaitu, kompak, non-kompak, dan langsing.

Untuk penampang kompak

𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 ................................................................................ Persamaan 2.93

Untuk Penampang non-kompak

𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 − (𝑀𝑝 − 𝑀𝑦) (−𝑝

𝑟−𝑝) ............................................ Persamaan 2.94

Untuk penampang langsing, Mn, harus ditentukan sebagai momen leleh

pertama, pada tegangan sayap tekan yang dibatasi sampai Kekuatan tegangan tekuk

lokal, Fcr.

52

2.6.6 Kekuatan Tekan

untuk penentuan pada keadaan batas yang berdasarkan kelangsingan

komponen struktur untuk tekuk lenturnya dari kekuatan tekan yang tersedia pada

struktur komposit bersimetris ganda yang telah terisi beton dan telah dibebani

secara aksial yaitu sebagai berikut:

Kuat rencana kolom komposit yang menumpu beban aksial yang digunakan

sebagai acuan adalah:

𝑃𝑢 = 𝜙𝑐𝑃𝑛, dengan 𝜙𝑐 = 0,90 ......................................... Persamaan 2.95

Dengan nilai Pn :

𝑃𝑛 = 𝐴𝑠 𝑥 𝑓𝑐𝑟 ........................................................................ Persamaan 2.96

Nilai faktor tekuk ω ditentukan berdasarkan nilai λc sebagai berikut:

𝜆𝑐 ≤ 0,25 maka 𝜔 = 1 ...................................................... Persamaan 2.97

0,25 < 𝜆 < 1,2 maka 𝜔 = 1,431,6 − 0,67𝜆𝑐 ................... Persamaan 2.98

𝜆𝑐 ≥ 1,2 maka 𝜔 = 1,25𝜆𝑐 ................................................ Persamaan 2.99

dengan:

𝑓𝑐𝑟 = 𝑓𝑦

𝜔 ............................................................................... Persamaan 2.100

𝜆𝑐 = 𝐾𝑐𝐿

𝑟𝑚𝜋√

𝑓𝑚𝑦

𝐸𝑚 .................................................................... Persamaan 2.101

𝑓𝑚𝑦 = 𝑓𝑦 + 𝐶1𝑓𝑦𝑟 (𝐴𝑟

𝐴𝑠) + 𝐶2𝑓𝑐′ (

𝐴𝑠

𝐴𝑠) .................................... Persamaan 2.102

𝐸𝑚 = 𝐸 + 𝑐3𝐸𝑐𝐴𝑐

𝐴𝑠 ............................................................. Persamaan 2.103

𝐸𝑐 = 0,041𝑤1,5√𝑓′𝑐 ......................................................... Persamaan 2.104

Keterangan:

Ac = yaitu luas untuk penampang beton, mm2

Ar = yaitu luas untuk penampang longitudinal, mm2

As = yaitu luas untuk profil pada baja, mm2

E = yaitu adalah modulus elastisitas pada baja, (MPa)

Ec = yaitu adalah modulus elastisitas pada beton, (MPa)

Em = yaitu modulus elastisitas untuk kolom komposit, (MPa)

Fcr = yaitu tegangan tekan kritis, (MPa)

f y = yaitu tegangan leleh pada perhitungan pada kolom komposit, (MPa)

53

fy = yaitu tegangan leleh pada profil baja, (MPa)

Pada persamaan di atas C1, C2 dan C3 adalah koefisien yang besarnya untuk

profil baja yang diberi selubung beton adalah: C1=0,7; C2 = 0,6 dan C3=0,2.

Tabel 2.24 Batasan Rasio Lebar Terhadap Ketebalan Untuk Elemen Baja Tekan Dalam

Komponen Struktur Komposit Yang Menahan Aksial Tekan

Sumber : SNI 1729 (2015: 90)

2.6.7 Kekuatan Lentur

Menurut SNI 1729 (2015:98), nilai dari Mn, kekuatan lentur nominal, harus

ditentukan sebagai berikut:

Untuk Penampang Kompak

𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 .............................................................................. Persamaan 2.105

Keterangan :

Mp = tegangan plastis pada penampang komposit, kip-in (N-mm), distibusi

momennya harus disesuaikan.

Untuk Penampang Non Kompak

𝑀𝑛 = 𝑀𝑝 (𝑀𝑛 − 𝑀𝑝) (− 𝑃

𝑟−𝑃) ............................................. Persamaan 2.106

Keterangan :

, p, dan r adalah nilai dari rasio kelangsingan yang telah ditentukan dari pada

tabel 2.25

My = nilai momen leleh dari sayap tarik yang mengalami leleh serta leleh pertama

dari sayap tekan, Kip-in (N-mm). Kapasitas harus dihitung dengan asumsi

suatu distribusi tegangan elastis linier pada leleh pertama dengan syarat

tegangan baja yang maksimum dibatasi hingga Fy.

54

Tabel 2.25 Batasan Rasio Lebar Terhadap Ketebalan Untuk Elemen Baja Tekan Dalam

Komponen Struktur Komposit Yang Menahan Lentur Tekan

Sumber: SNI 1729 (2015: 90)

2.6.8 Dasar Perencanaan Batang Portal (Balok-Kolom)

Batang baja terhadap gaya aksial saja (tarik atau tekan) hanya cocok untuk

perencanaan struktur rangka batang (truss) dibebani pada titik buhul, dan berat

sendirinya relatif kecil dibanding beban yang dipikul. Sedangkan batang baja

dengan momen lentur hanya cocok untuk struktur balok, yang besar momen

lenturnya lebih dominan dibanding gaya geser yang terjadi. Struktur yang elemen

batangnya menerima kombinasi gaya aksial dan momen sekaligus harus

direncanakan dengan perhitungan batang portal (balok-kolom). Pada dasarnya

perencanaan batang portal ditinjau terhadap kuat tekan dan juga kuat lenturnya.

Dari tinjauan kuat tekan akibat gaya aksial dan kuat lentur akibat gaya lentur

nantinya dihubungkan dengan persamaan interaksi antara kuat tekan dan kuat lentur

sebagai berikut.

Jika 𝑃𝑢

𝑃𝑛 0,2 maka

𝑃𝑢

2 𝑥 𝑃𝑛+ (

𝑀𝑢𝑥

𝑀𝑛𝑥 +

𝑀𝑢𝑦

𝑀𝑛𝑦) ........................ Persamaan 2.107

Jika 𝑃𝑢

𝑃𝑛 0,2 maka

𝑃𝑢

𝑃𝑛+

8

9(

𝑀𝑢𝑥

𝑀𝑛𝑥 +

𝑀𝑢𝑦

𝑀𝑛𝑦) .......................... Persamaan 2.108

2.7 Sambungan Struktur

Struktur terdiri dari elemen-elemen penting berupa kolom, balok, pelat, dan

lain-lain, dalam proses penyatuannya dibutuhkan suatu sistem sambungan sehingga

komponen-komponen dapat menjadi satu kesatuan sistem struktur, sehingga beban

55

yang bekerja pada suatu bangunan dapat disalurkan dengan merata kepada sistem

struktur yang telah di desain atau direncanakan.

2.7.1 Kuat minimum sambungan

Fungsi dari sambungan adalah mendistribusikan reaksi-reaksi berupa gaya

geser, tarik, momen internal, dan gaya lainnya dari satu komponen suatu struktur

ke komponen- komponen struktur lain, sehingga pembebanan dapat di distribusikan

hingga ke struktur bawah yaitu pondasi.

Dalam AISC tidak memberikan ketentuan tentang kuat sambungan harus

sama kekuatannya sekuat profil, namun untuk sistem struktur seperti portal struktur

daktail tahan gempa, maka kekuatan dari sambungan tidak boleh lemah dari batang

yang disambung.

2.7.2 Las

Las yaitu adalah suatu metode proses penyambungan yang terjadi pada

material logam atau material bukan logam, dengan membentuk atau membuat

bagian yang akan disambung menjadi lebur (coalescence). Ada dua macam las yang

di kelompokan dalam segi kekuatan yaitu las tumpul (butt-weld), dan las sudut

(fillet weld).

Gambar 2.27 jenis las ditinjau dari segi pemasangannya

Ukuran las sudut minimum untuk tebal pelat tertentu yang disambung yaitu sesuai

table dibawah ini.

Tabel 2.26 Tinggi Las Minimum

Sumber : Struktur Baja,Wiryanto Dewobroto (2016:600)

Untuk LRFD AISC dengan beban terfaktor Pu, maka kuat nominal las sudut

adalah:

Kuat nominal las sudut

Tebal Pelat Sambung

TerkecilLas Sudut Minimum

≤ 6 mm 3 mm

6 mm ~ 13 mm 5 mm

13 mm ~ 19 mm 6 mm

> 19 mm 8 mm

56

𝑃𝑢 ≤ 𝜙𝑅𝑛 ............................................................................. Persamaan 2.109

𝑅𝑛 = 𝐹𝑛𝑤𝐴𝑤𝑒 ...................................................................... Persamaan 2.110

𝐴𝑤𝑒 = 𝑡. 𝐿 ............................................................................. Persamaan 2.111

𝐹𝑛𝑤 = 0,6𝐹𝐸𝑋𝑋 ...................................................................... Persamaan 2.112

Keterangan:

Pu = beban terfaktor (N)

Rn = kuat nominal total las sudut (N)

= 0,75

Fnw = tegangan nominal (MPa)

Awe = luas efektif (mm2)

FEXX = kuat Tarik kawat las (MPa)

Gambar 2.28 dimensi las sudut untuk perhitungan tegangan geser

Tegangan geser las sudut

τ =P

L.t .................................................................................... Persamaan 2.113

τijin = 0,4 σy ......................................................................... Persamaan 2.114

τ < τijin ................................................................................. Persamaan 2.115

Keterangan:

τ = tegangan geser las (MPa)

L = panjang bagian yang di las (mm)

T = tebal bagian yang di las (mm).

2.7.3 Baut Mutu Tinggi

Baut adalah salah satu komponen sambungan yang berfungsi menyatukan dua

komponen struktur atau lebih, dan sering digunakan dalam perakitan struktur baja

di lapangan. Di pasaran ada dua macam jenis baut yaitu ASTM A307 yaitu baut

biasa dan ASTM A325/A490 yaitu baut mutu tinggi. Baut biasa sering disebut baut

57

hitam atau dapat juga disebut baut mesin, terbuat dari baja karbon rendah dengan

kuat Tarik minimum adalah 60 ksi atau 414 MPa (ASTM A307-03) yang hanya

digunakan pada beban statis dan bukan pada beban kejut. Sedangkan baut mutu

tinggi yaitu A325 dan A490, baut A325 memiliki kuat Tarik minimum 830 MPa

(ASTM A325M-04), yaitu pada jenis tipe 1 (medium carbon) dan tipe 3

(weathering steel), yang memiliki kuat Tarik 1040 – 1210 MPa (ASTM A490M-

04), dan jenisnya juga sama yaitu tipe 1 dan 3.

2.7.3.1 Persyaratan Spasi Baut

Gambar 2.29 jarak dan spasi baut

Penempatan baut mutu tinggi perlu dibuat teratur, dan sebisa mungkin simetris

spasi (s) antar baut dan jarak bersih, spasi yang minimum dipasang antar lubang

baut untuk semua tipe yaitu 𝑠 ≥ 2,67 d dan di sarankan 𝑠 ≤ 3𝑑, dan d adalah

diameter baut nominal, dan untuk jarak dari baut ke tepi pada sambungan (st) yaitu

disyaratkan minimum 𝑠𝑡 ≤ 1,25𝑑, namun tidak boleh lebih dari 12 kali tebal plat

paling kecil pada sambungan atau 150 mm, pada slot pendek perlu ditambah 2 ~ 5

mm, sedangkan slot panjang perlu ditambah 0,75d.

Tabel 2.27 standarisasi diameter lubang baut

Sumber : SNI 1729 (2015:126)

58

2.7.3.2 Tipe sambungan dan kekuatan baut

Gaya yang bekerja pada baut sangat dipengaruhi oleh bentuk sambungan dan

beban, tipe sambungan pada baut dibagi menjadi beberapa macam yaitu sambungan

tipe geser yaitu baut yang dibebani arah transversal (tegak lurus pada sumbu) dan

menerima gaya geser, sedangkan sambungan tipe tarik yaitu sambungan yang

menerima beban arah longitudinal (searah pada sumbu).

Gambar 2.30 orientasi beban terhadap baut

Dalam perencanaan sambungan bahwa elemen-elemen yang disambung harus

sesuai persyaratan, bagian yang paling , mempengaruhi dan menentukan adalah alat

sambung itu sendiri yang relatif terbatas dan tertentu, yaitu baut, walaupun gaya

yang bekerja bervariasi namun dalam perencanaan semua gaya terbagi rata pada

semua baut. Dalam hal ini baut tidak hanya kuat maupun kaku namun harus bersifat

daktail.

pada saat terjadi beban tertentu, baut juga dapat menerima gaya Tarik dan

geser sekaligus.

Gambar 2.31 baut dengan gaya kombinasi

59

Ada pula konfigurasi yang mengakibatkan sambungan pada baut hanya

mengalami geser saja.

Gambar 2.32 sambungan tipe geser untuk batang tarik

Dengan mengubah konfigurasi elemen pada sambungan, bias saja konsol

yang sebelumnya menerima gaya Tarik dan geser, berubah menjadi sambungan

tipe geser.

Gambar 2.33 sambungan tipe geser untuk konsol

Spesifikasi baut yang memiliki mutu tinggi menurut dari ketentuan pasal J3.1

pada AISC 2010 yaitu dibagi menjadi 2 bagian grup yaitu:

Grup A : yaitu ASTM A325, A325M, F1852, A354 Grade BC, dan A449

Grup B : yaitu ASTM A490, A490M, F2280, dan A354 Grade BD.

Untuk kuuat nominal pada baut serta alat sambung yang berulir pada

perencanaan sambungan tipe geser dan tipe geser yaitu sebagai berikut.

Tabel 2.28 kuat nominal baut dan batang berulir

Sumber: SNI 1729 (2015:125)

Deskripsi Pengencang

Kekuatan Tarik

Nominal, Fnt, ksi

(Mpa)[a]

Kekuatan Geser Nominal

dalam Sambungan Tipe

Tumpu, Fnv, ksi (Mpa)[b]

Baut A307 45 (310) 27 (188)[c][d]

Baut grup A (misal, A325), bila ulir tidak

dikecualikan dari bidang geser90 (620) 54 (372)

Buat grup A (misal,A325), bila ulir tidak

termasuk dari bidang geser90 (620) 68 (457)

Baut A490 atau A490M, bila ulir tidak

dikecualikan dari bidang geser113 (780) 68 (457)

Baut A490 atau A490M, bila ulir tidak

termasuk dari bidang geser113 (780) 84 (579)

Bagian berulir yang memenuhi

persyaratan Pasal A3.4, bila ulir tidak

dikecualikan dari bidang geser

0,75 Fu 0,450 Fu

Bagian berulir yang memenuhi

persyaratan Pasal A3.4, bila ulir tidak

termasuk dari bidang geser

0,75 Fu 0,563 Fu

60

2.7.3.3 Sambungan Baut Tipe Geser

Pada bentuk konfigurasi tipe geser pada sambungan baut, dan kekuatan dan

kekakuan pada sambungan sangat dpengaruhi dengan cara pemasangan baut

tersebut, serta menghasilkan yaitu dua mekanisme untuk pengalihan gaya yaitu

tumpu dan slip-kritis.

Gambar 2.34 mekanisme slip-kritis

Kuat sambungan slip-kritis terjadi akibat tahanan pada friksi bidang kotak karena

adanya gaya prategang pada baut tersebut yang dikencangkan sambungannya

secara khusus. Tahanan slip kritis ditentukan dengan persamaan

𝑅𝑛 = 𝜇 𝐷𝑢ℎ𝑓𝑇𝑏𝑛𝑠 ................................................................ Persamaan 2.116

Keterangan :

μ = koefisien pada slip rata-rata yaitu tergantung pada kondisi permukaan.

Untuk pekerjaan persiapan pada mutu kelas-A nilainya yaitu 𝜇 = 0,3, dan

untuk mutu kelas-B adalah 𝜇 = 0,5

Du = yaitu koefisien dengan nilai 1,13 yaitu berasal dari fakor pengali akibat gaya

prategang yang terjadi pada baut rata-rata yang telah terpasang dari gaya tarik

prategang minimum

hf = yaiu factor kaitannya dengan pelat pengisi, hf = 1 jika 1 filler, dan hf = 0,85

jika ada 2 filler diantara pelat sambung

Tb = yaitu gaya tarik baut prategang minimum sesuai tabel yang terdapat pada

J3.1 M (AISC 2010)

ns = yaitu jumlah permukaan yang dapat menimbulkan bidang kontak.

61

Gambar 2.35 mekanisme tumpu

Pengaruh deformasi diperhitungkan pada kuat tumpu yang berada pada pelat

sambung, kekuatannya perlu dibatasi karena sangat mempengaruhi fungsi pada

suatu struktur maka kekuatannya dibatasi oleh rumusan berikut dengan mengambil

nilai terkecil dari beberapa persamaan di bawah ini.

𝑅𝑛 = 1,2 𝑙𝑐𝑡 𝐹𝑢 ≤ 2,4 𝑑 𝑡 𝐹𝑢 ................................................ Persamaan 2.117

𝑅𝑛 = 1,5 𝑙𝑐𝑡 𝐹𝑢 ≤ 3,0 𝑑 𝑡 𝐹𝑢 ................................................ Persamaan 2.118

𝑅𝑛 = 1,0 𝑙𝑐𝑡 𝐹𝑢 ≤ 2,0 𝑑 𝑡 𝐹𝑢 ................................................ Persamaan 2.119

Keterangan:

lc = adalah jarak bersih (mm) searah gaya, di hitung dari tepi lubang ke tepi pelat

terluar (untuk baut pinggir) atau jarak bersih antar tepi lubang (untuk baut

dalam.

Fu = yaitu kuat tarik minimum pada pelat baja yang ditinjau (MPa).

Pada baut juga terjadi gaya geser, dan gaya geser menyebabkan kerusakan

awal pada baut, sehingga kuat geser nya perlu ditinjau, karena dalam perencanaan

kuat geser pada baut lebih lemah dibandingkan kuat tumpunya, untuk menghitung

kuat geser pada satu baut yaitu:

𝑅𝑛 = 𝐹𝑛𝑣 𝐴𝑏........................................................................... Persamaan 2.120

Keterangan:

Fnv = yaitu tegangan geser nominal baut sesuai tabel 2.28

Ab = yaitu luas penampang pada baut yang berulir atau polos, hal ini tergantung

pada besarnya tegangan geser nominal yang dipakai.

Pada perhitungan baut yang relatif lebih banyak dan penempatan dalam

jumlah kelompok mempunyai cara khas, untuk mencegah keruntuhan perlu

perencanaan yang berbeda pada kuat geser blok.

62

𝑅𝑛 = 0,6𝐹𝑢𝐴𝑛𝑣 + 𝑈𝑏𝑠𝐹𝑢𝐴𝑛𝑡 ≤ 0,6𝐹𝑦𝐴𝑔𝑣 + 𝑈𝑏𝑠𝐹𝑢𝐴𝑛𝑡 ....... Persamaan 2.121

Keterangan:

Fu = yaitu kuat tarik minimum pada pelat sambungan (MPa)

Fy = yaitu kuat leleh minimum pada pelat sambungan (MPa)

Anv = yaitu luas neto (dengan lubang) potongan yang mengalami gaya geser.

dengan garis batas blok searah gaya (mm2).

Agv = yaitu luas utuh (tanpa lubang) serta pada potongan mengalami gaya geser.

dengan garis batas blok searah gaya (mm2).

Ant = yaitu luas neto (dengan lubang) dan juga potongan mengalami gaya tarik.

serta garis batas blok tegak lurus gaya (mm2).

Ubs = yaitu untuk tegangan tarik yang merata, nilai Ubs = 1,0 dan dan untuk tidak

merata nilai Ubs = 0,5.

Gambar 2.36 kemungkinan keruntuhan blok geser pada profil I dan T

2.7.3.4 Sambungan Baut Tipe Tarik

Sambungan tipe tarik (end-plate) dibandingan tipe geser kekuatan dan

kekakuannya lebih dipertimbangkan, untuk sambungan tipe tarik lebih terlihat

sederhana, sambungan tipe Tarik ini sering biasnya sering dipakai pada sambungan

pada balok-balok dan sambungan pada kolom-kolom, pada sambungan tipe tarik

terdapat pelat ujung, sehingga perlu las untuk penyambungan pelatnya, walaupun

begitu hal ini menguntungkan karena gaya tekan yang bekerja pada baut, langsung

di distribusikan pada pelat tersebut.

Dari tabel 2.28 bahwa kekuatan tarik dan geser dari baut yaitu adalah :

𝐹𝑛𝑡 = 0,75 𝐹𝑢 ........................................................................ Persamaan 2.122

𝐹𝑛𝑣 = 0,45 𝐹𝑢 ........................................................................ Persamaan 2.123

63

Dari dua persamaan diatas kuat tarik nilainya 1,67 lebih besar dari pada kuat

geser nya. Pada suatu struktur portal di bagian pertemuan balok dan kolom atau

rafter akan terjadi momen negatif karena tegangan sisi atas yaitu tarik dan

bawahnya tekan, makanya pada sambungan pelat ujung di bagian sisi atasnya di

pasang lebih banyak baut daripada bagian sisi bawahnya, dalam sambungan seperti

ini bagian kritisnya terdapat di bagian baut tarik yaitu bagian atas.

Jenis sambungan yang bersifat seperti end-plate namun memiliki kemudahan

dalam hal pekerjaan adalah sambungan tipe T-stub. Dan keunggulan tipe T-Stub ini

yaitu resiko keruntuhan getas akibat penggunaan las lebih kecil.

Gambar 2.37 bentuk sambungan tipe T-stub

Adanya pelat ujung pada sistem sambungan T-stub atau end-plate

mempengaruhi gaya tarik pada baut, maka aksi sebesar 2T pada profil tee yang

dipikul oleh kedua baris baut.

Gambar 2.38 mekanisme gaya internal yang menyebabkan efek prying

Perencanaan hanger dari profil tee atau siku, beban Tarik 2T untuk profil tee

dan T untuk profil siku, karena adanya efek prying adala +𝑄 .

Untuk ketebalan pelat sayap biasa lebih besar dari persyaratan minimum

𝑡𝑚𝑖𝑛 = √1,111𝑥𝑀𝑢

𝑏 𝑥 𝐹𝑦𝑝𝑥 𝑌𝑝 ................................................ Persamaan 2.124

𝑆 = 1

2√𝑏𝑝 𝑥 𝑔 ......................................................................... Persamaan 2.125

64

Gambar 2.39 Konfigurasi Baut Sambungan Flush End Plate

Nilai X0 dan Yp untuk Flush End Plate 4 baut

Yp =𝑏𝑝

2 [ℎ1 (

1

𝑃𝑓𝑖+

1

𝑆) + ℎ0 (

1

𝑃𝑓0) −

1

2] +

2

𝑔 [ℎ1 (𝑃𝑓𝑖 + 𝑆] ... Persamaan 2.126

Nilai X0 dan Yp Flush End Plate 6 baut

X0 = 2

𝑔 [ℎ1(𝑝𝑓𝑖 + 0,75𝑃𝑏) + ℎ2(𝑆 + 0,25𝑃𝑏)] +

𝑔

2 .......... Persamaan 2.127

Yp = 𝑏𝑝

2[ℎ1 (

1

𝑃𝑓𝑖) + ℎ2 (

1

𝑆𝑖) + ℎ0 (

1

𝑃𝑓0) −

1

2] +X0............. Persamaan 2.128

Nilai X0 dan Yp Flush End Plate 8 baut

X0 = 2

𝑔 [ℎ1(𝑝𝑓𝑖 + 1,5 𝑃𝑏) + ℎ3(𝑆 + 0,5 𝑃𝑏)] +

𝑔

2 ............. Persamaan 2.129

Yp = 𝑏𝑝

2[ℎ1 (

1

𝑃𝑓𝑖) + ℎ3 (

1

𝑆𝑖) + ℎ0 (

1

𝑃𝑓0) −

1

2] +X0............. Persamaan 2.130

Keterangan:

tmin = tebal pelat sayap minimum (mm)

Mu = momen rencana kapasitas sambungan

b = 0,9

Fyp = tegangan leleh pada pelat

Yp = kuat batas pelat sayap kolom berdasarkan pola garis leleh.