oleh:oleh:Taufiq Rochman, ST, MTTaufiq Rochman, ST, MT

PERENCANAAN BAJA LRFD PERENCANAAN BAJA LRFD SK SNI-03-1729-2002SK SNI-03-1729-2002

STRUKTUR LENTUR, TEKAN DAN KOMBINASISTRUKTUR LENTUR, TEKAN DAN KOMBINASI

Perbandingan 2 KonsepPerbandingan 2 Konsep

Allowable Allowable Stress Stress Design Design (ASD)(ASD)

Load and Load and Resistance Factor Resistance Factor

Design (LRFD)Design (LRFD)

Pedoman Perencanaan Pedoman Perencanaan Bangunan Baja Untuk Bangunan Baja Untuk

Gedung Gedung (SKBI – 1.3.55.1987)(SKBI – 1.3.55.1987)

Tata Cara Tata Cara Perencanan Struktur Perencanan Struktur Baja Untuk Bangunan Baja Untuk Bangunan

Gedung Gedung (SNI-03-1729 2002) (SNI-03-1729 2002)

Distribusi Frekuensi Beban Q Vs Kekuatan Bahan RVs Kekuatan Bahan R

Konsep Perencanaan Konsep Perencanaan LRFDLRFD

R

Kekuatan Bahan RBeban Q

Q

KemungkinanGagal Pf

RmQm

Frek

uens

i

0

Konsep dan Filosofi Design LRFDKonsep dan Filosofi Design LRFD

RRnn > Ru = ( > Ru = ( ii Q Qi i ))

Load Resistance Factor Load Resistance Factor DesignDesign

Kapasitas yang ada meskipun telah direduksi (diperkecil) Kapasitas yang ada meskipun telah direduksi (diperkecil) tetap tetap HARUS LEBIH BESARHARUS LEBIH BESAR dari jumlah beban meskipun dari jumlah beban meskipun beban-beban itu telah dikalikan faktor beban (diperbesar)beban-beban itu telah dikalikan faktor beban (diperbesar)

= faktor reduksi kekuatan / = faktor reduksi kekuatan / strength reduction factorsstrength reduction factors RRnn = kuat nominal komponen struktur (tarik, tekan, lentur, geser)= kuat nominal komponen struktur (tarik, tekan, lentur, geser)

RRuu = kuat ultimat komponen struktur= kuat ultimat komponen struktur

= faktor beban / = faktor beban / overload factorsoverload factors QQii = berbagai jenis beban,= berbagai jenis beban, DD : beban mati: beban mati

LL : beban hidup: beban hidup EE : beban gempa: beban gempa

Kuat Ultimit, RuKuat Ultimit, Ru

Comb. 1Comb. 2Comb. 3Comb. 4Comb. 5Comb. 6

Ru = Max

1.4 D1.4 D1.2 D + 1.6 L + 0.5 (L1.2 D + 1.6 L + 0.5 (Laa atau H) atau H)

1.2 D + 1.6 (L1.2 D + 1.6 (Laa atau H) + ( atau H) + (LL L atau 0.8 W) L atau 0.8 W)

1.2 D + 1.3 W + 1.2 D + 1.3 W + LL L + 0.5 (L L + 0.5 (Laa atau H) atau H)

11.2 D .2 D 1.0 E + 1.0 E + LL L L

0.9 D 0.9 D (1.3 W atau 1.0 E) (1.3 W atau 1.0 E)

((ii . . QQii ) )

Kuat Rencana, Kuat Rencana, Rn Rn

lenturlentur Tekuk lateral-torsiTekuk lateral-torsi : R: Rn3n3

LentuLenturr

TarikTarik

LentuLenturr

RRnn

tekantekan Leleh penampang Leleh penampang : R: Rn1n1

Fraktur penampang effektif Fraktur penampang effektif : R: Rn2n2tarik - frakturtarik - fraktur

Tekuk lentur penampangTekuk lentur penampang : R: Rn2n2tekantekan

tergantung kondisi tergantung kondisi batasbatas

TekanTekan

Leleh penampang Leleh penampang : R: Rn1n1tarik - lelehtarik - leleh

Keruntuhan blok geser samb.Keruntuhan blok geser samb. : R: Rn3n3tarik - frakturtarik - fraktur

lenturlentur Leleh penampang Leleh penampang : R: Rn1n1Tekuk lokal elemen penyusunTekuk lokal elemen penyusun : R: Rn2n2

lenturlentur

Keruntuhan blok ujung bautKeruntuhan blok ujung baut : R: Rn4n4tarik - frakturtarik - fraktur

TekanTekantekantekan Tekuk torsi: profil T, Tekuk torsi: profil T, dan dan : R: Rn3n3

Faktor Reduksi Faktor Reduksi Kekuatan, Kekuatan,

0.900.90Las Tumpul PenuhLas Tumpul Penuh0.750.75Las Sudut, Las Pengisi dan Las Tumpul SebagianLas Sudut, Las Pengisi dan Las Tumpul Sebagian

Sambungan LasSambungan Las

0.750.75Sambungan baut baik yang memikul geser, tarik Sambungan baut baik yang memikul geser, tarik ataupun kombinasi geser dan tarik ataupun kombinasi geser dan tarik

0.750.75Kondisi batas frakturKondisi batas fraktur0.900.90Kondisi batas lelehKondisi batas leleh

Komponen struktur yang memikul gaya tarik untuk Komponen struktur yang memikul gaya tarik untuk 0.850.85Komponen struktur yang memikul gaya tekanKomponen struktur yang memikul gaya tekan

0.900.90Komponen struktur yang memikul lentur: balok Komponen struktur yang memikul lentur: balok lentur murni, balok berdinding penuh, perencanaan lentur murni, balok berdinding penuh, perencanaan geser pada balok dan pengakugeser pada balok dan pengaku

Faktor Reduksi (Faktor Reduksi ())Kuat Rencana untukKuat Rencana untuk

Elemen Tarik (1)Elemen Tarik (1) Leleh dan Putus pada Batang TarikLeleh dan Putus pada Batang Tarik

(a) Leleh pada Penampang Utuh(a) Leleh pada Penampang Utuh

(b) Putus pada Penampang Berlubang(b) Putus pada Penampang Berlubang

fy

fy

NuNu

yyggnn ffAANN

uueennffAANN

dimana:dimana:

AAe e = luas penampang bersih= luas penampang bersihffu u = tegangan putus = tegangan putus penampangpenampang

NuNu

dimana:dimana:

AAg g = luas penampang kotor= luas penampang kotorffy y = tegangan leleh penampang= tegangan leleh penampang

Elemen Tarik (2)Elemen Tarik (2)

NuNu

Mengalami Gagal GeserMengalami Gagal GeserPada Bidang APada Bidang Ags gs atau Aatau Ansns

Bila fBila fuu A Antnt 0.6 f 0.6 fu u AAnsns akan terjadi pola Pelelehan geser akan terjadi pola Pelelehan geser –– Retakan Retakan tariktarik

NNnn = f = fuu A Ann t t + + 0.6 0.6 ffyy A Agg ss

Bila fBila fuu A Antnt < 0.6 f < 0.6 fu u AAnsns akan terjadi pola Retakan geser akan terjadi pola Retakan geser –– Pelelehan Pelelehan tariktarik

NNnn = f = fyy A Agg t t + + 0.6 0.6 ffuu A Ann ss

Mengalami Gagal TarikMengalami Gagal TarikPada Bidang APada Bidang Agtgt atau A atau Antnt

Kegagalan Blok Geser pada SambunganKegagalan Blok Geser pada Sambungan

Elemen Tarik (3)Elemen Tarik (3) Kegagalan Blok Geser pada Ujung BautKegagalan Blok Geser pada Ujung Baut

NuNu

NNnn = f = fuu A Av v

dimana:dimana:AAv v = luas bidang geser disekitar baut= luas bidang geser disekitar bautffu u = tegangan putus penampang= tegangan putus penampang

Urutan PeraturanUrutan PeraturanPPBBI 87PPBBI 87Adopsi dari peraturan Belanda dengan lambang yang rumit Adopsi dari peraturan Belanda dengan lambang yang rumit , dsb yang menganut metode elastis tegangan ijin. Dikenal dengan ASD (, dsb yang menganut metode elastis tegangan ijin. Dikenal dengan ASD (Allowable Stress DesignAllowable Stress Design). Konsep: Tegangan yang terjadi harus kurang dari tegangan yang diijinkan.). Konsep: Tegangan yang terjadi harus kurang dari tegangan yang diijinkan.

ASD ASD (Allowable Stress Design )(Allowable Stress Design )Metode ini sama dengan metode di atas, hanya saja notasi telah disederhanakan Metode ini sama dengan metode di atas, hanya saja notasi telah disederhanakan ijinijin menjadi Fa (allowable) dan menjadi Fa (allowable) dan ultult menjadi Fu dan menjadi Fu dan menjadi Fy saja. menjadi Fy saja.

LRFD LRFD ((Load Resistance Factor Design)Load Resistance Factor Design)Konsep: Kapasitas yang direduksi > Beban yang dikalikan faktor pembesar. Metode ini lebih ekonomis. Antara elastis dan plastis. Konsep: Kapasitas yang direduksi > Beban yang dikalikan faktor pembesar. Metode ini lebih ekonomis. Antara elastis dan plastis.

IyM

AP .

Kondisi Batas Elemen Kondisi Batas Elemen LenturLenturLENTURLENTUR

Leleh UmumLeleh Umum

YieldYield

TekukTekuk

BucklingBuckling

LokalLokal

PenampangPenampang

GlobalGlobal

ElemenElemen

Sayap: FLBSayap: FLB

Flens Local BucklingFlens Local Buckling

Badan: WLBBadan: WLB

Web Local BucklingWeb Local Buckling

Tekuk Torsi: FTBTekuk Torsi: FTB

Flexural Torsional BucklingFlexural Torsional Buckling

Elemen Lentur (1)Elemen Lentur (1)

yw fth 2550

r

Tekuk Lokal pada Balok LenturTekuk Lokal pada Balok Lentur

q

(a) Balok Lentur(a) Balok Lentur

Y

Z

(b) Tekuk Lokal pada Pelat Badan (b) Tekuk Lokal pada Pelat Badan

Mu - yy

Z

YMu - yy

(c) Tekuk Lokal pada Pelat Sayap (c) Tekuk Lokal pada Pelat Sayap

f fy - frtb 370

r

yf ftb 170

p

yw fth 1680

p

WLBWLB FLBFLB

Elemen Lentur (2)Elemen Lentur (2)Klasifikasi Kekompakan ElemenKlasifikasi Kekompakan Elemen

KompakKompak

<= <= pp

Tidak KompakTidak Kompak

pp< < <= <= rr

LangsingLangsing

> > rr

yF170

70370

yF

yF2550

yF1680

Fy dalam MPaFy dalam ksi

Elemen Lentur (3)Elemen Lentur (3)

Profil Profil KompaKompa

kk

= Batas kelangsingan (Lihat tabel)= Batas kelangsingan (Lihat tabel)

Profil Profil Tak Tak

KompakKompakProfil Profil

LangsingLangsing

Elemen Lentur (4)Elemen Lentur (4)

(harga kelangsingan)(harga kelangsingan)

MMnn

rr

Zone-zone Tekuk Lokal pada Zone-zone Tekuk Lokal pada PenampangPenampang Elemen Lentur Elemen Lentur

pp

MMpp

MMrr

MMnn = M = Mpp = Z = Zxx f fyy 1.5 M 1.5 Myy

KompakKompak LangsingLangsingTak-Tak-KompakKompak

ProfilProfil ProfilProfilProfilProfil

pp

rr

pprrppppnn MMMMMMMM

22

ffrrnn MMMM

rr

Elemen Lentur (5)Elemen Lentur (5)

Z

Y

(d) Potongan Penampang

X

Lateral Torsional BucklingLateral Torsional Buckling pada Elemen Lentur pada Elemen Lentur

qq

YX

(a) Balok Lentur(a) Balok Lentur

(c) Tampak Atas(c) Tampak Atas

Z

(b) Tampak Samping

XX

YYZZ

ZZ

(b) Tampak Samping(b) Tampak Samping

(d) Potongan Penampang(d) Potongan Penampang

LTBLTB

Penampang Kompak (1)Penampang Kompak (1)Lb < LpLb < Lp

yy FErLp .76.1

(ksi)

(MPa)

Penampang Kompak (2)Penampang Kompak (2)Lp < Lb < LrLp < Lb < Lr

Penampang Kompak (3)Penampang Kompak (3)Lb > = LrLb > = Lr

Penampang Tidak KompakPenampang Tidak Kompak

Diambil yang minimal Diambil yang minimal dari 2 rumus di atasdari 2 rumus di atas

un MM

Elemen Lentur (6)Elemen Lentur (6)

Plastis Plastis SempurnSempurn

aa

= Panjang elemen tak terkekang, jarak antar = Panjang elemen tak terkekang, jarak antar tumpuan lateraltumpuan lateral

Tekuk Tekuk InelastisInelastis

Tekuk Tekuk ElastisElastis

BentanBentang g

PendekPendekBentang Bentang

MenengahMenengahBentang Bentang PanjangPanjang

LLbb

LLpp LLrr

LLbb= Batas kelangsingan = Batas kelangsingan elemenelemen

LLp, p,

LLr r

Elemen Lentur (7)Elemen Lentur (7)

LLbb (panjang tak terkekang)(panjang tak terkekang)

MMnn

Zone-zone Tekuk Lateral Torsi pada Zone-zone Tekuk Lateral Torsi pada ElemenElemen Lentur Lentur

LLpp

MMpp

LLrr

MMrr

MMnn = M = Mpp = Z = Zxx f fyy 1.5 M 1.5 Myy

((untuk profil baja WF dan kanal gandauntuk profil baja WF dan kanal ganda))

PlastikPlastikSempurnaSempurna

TekukTekukElastikElastik

TekukTekukInelastikInelastik

pppprr

ppbbrrppppbbnn MM

LLLLLLLL

MMMMMMCCMM

wwyybb

yybb

bbcrcrnn IIIILLEE

GJGJEIEILL

CCMMMM22

Elemen Tekan versi SKSNIElemen Tekan versi SKSNI

y

gcrgn

FAFAN ..

1c

67.06.143.1

225.1 c

ElasticElastic

InelasticInelastic

y

cr

FF

25.0c 2.125.0 c 2.1c

un NN

Elemen Tekan versi AISCElemen Tekan versi AISC

ElasticElastic

InelasticInelastic

5.1c 5.1c

Elemen Tekan (1)Elemen Tekan (1)

(a) Tekuk Lokal pada Profil Siku(a) Tekuk Lokal pada Profil Siku

Nilai Nilai untuk untuk Local BucklingLocal Buckling pada Elemen Tekan pada Elemen Tekan

(c) Tekuk Lokal pada Pelat Badan(c) Tekuk Lokal pada Pelat Badan Profil WFProfil WF

h t w

yyffttbb 250250

yyww fftthh 665665

yyff ffttbb 250250

t b

(b) Batas Kelangsingan Profil Siku(b) Batas Kelangsingan Profil Siku

(d) Batas Kelangsingan Profil WF(d) Batas Kelangsingan Profil WF

bt f

Elemen Tekan (2)Elemen Tekan (2)

(b) Kelelehan Penampang(b) Kelelehan Penampang

Nu

Nu

Kapasitas Leleh Penampang dan Kapasitas Leleh Penampang dan Torsional BucklingTorsional Buckling

(a) Batang Tekan(a) Batang Tekan (c) Tekuk Torsi(c) Tekuk Torsi

yyggnn ffAANN

cltcltggnltnlt ffAANN

22

44111122 crzcrzcrycry

crzcrzcrycrycrzcrzcrycrycltclt ffff

HHffffHHffff

ff

(b) Potongan Penampang(b) Potongan Penampang

dengandengan

Elemen Tekan (3)Elemen Tekan (3)Nilai faktor tekuk Nilai faktor tekuk pada Elemen Tekan pada Elemen Tekan

Nu

Nu(a) Elemen Tekan(a) Elemen Tekan

(b) Axial Buckling(b) Axial Buckling

Nu

Nu

imin

imin

imin

imin

y

gcrgnf

AfAN

cc 0.25 0.25 0011..Untuk Untuk makamaka

cc 1.2 1.2 22252511 cc.. Untuk Untuk makamaka

(c) Potongan Penampang(c) Potongan Penampang

0.25 < 0.25 < cc < 1.2 < 1.2Untuk Untuk makamakacc....

.. 6767006611

434311

Kombinasi Elemen Kombinasi Elemen Tekan dan LenturTekan dan Lentur

1.98

.

nyb

uy

nxb

ux

n

u

MM

MM

NN

2.0

.

n

u

NN

1..2

nyb

uy

nxb

ux

n

u

MM

MM

NN

2.0.

n

u

NN

(1) (1)

Normal DominanNormal Dominan

(2) (2) Momen Momen

DominanDominan

Diagram Interaksi Diagram Interaksi Kombinasi Lentur dan Kombinasi Lentur dan

AksialAksial

nx

ux

MM

n

u

NN

ny

uy

MM

TCPSBBG

Analitis

0

1

11

0

KONVERSIKONVERSIMETRIC-SIMETRIC-SI

Kelemahan PeraturanKelemahan Peraturan SK SNI-03-1729-2002SK SNI-03-1729-2002

Belum didukung tabel profil beserta satuan SI, METRIC Belum didukung tabel profil beserta satuan SI, METRIC dan MPa yang lengkap. misal: Konstanta torsi J, Modulus dan MPa yang lengkap. misal: Konstanta torsi J, Modulus plastis Z, Konstanta Puntir lengkung Iw atau Cw tidak plastis Z, Konstanta Puntir lengkung Iw atau Cw tidak adaadaRumus yang mendukung satuan kita sangat kurang, Rumus yang mendukung satuan kita sangat kurang, apabila digunakan Mpa, tabel tidak adaapabila digunakan Mpa, tabel tidak ada Lebih baik semua satuan menggunakan METRIC (ksi, Lebih baik semua satuan menggunakan METRIC (ksi, kips, in, ft, dan lain-lain)kips, in, ft, dan lain-lain)

SEMUA YANG ADA DI BUMI ITU SEMUA YANG ADA DI BUMI ITU AKAN LENYAP !AKAN LENYAP ! DAN TETAP KEKAL WAJAH DAN TETAP KEKAL WAJAH TUHANMU YANG MEMPUNYAI TUHANMU YANG MEMPUNYAI KEBESARAN DAN KEMULIAAN.KEBESARAN DAN KEMULIAAN.

(Ar- Rochmaan 26 - 27)(Ar- Rochmaan 26 - 27)