BAB I PENDAHULUAN

BAB I
PENDAHULUAN
PERANCANGAN STRUKTUR BAJA
Perancangan Struktur Baja Metode LRFD – Elemen Aksial 1
P O L B A NP O L B A N
Tujuan Pembelajaran Umum:
Mengenalkan sifat baja struktur dan membandingkannya dengan material beton,
kemudian menjelaskan sejarah penggunaan dan proses pembuatan baja struktur serta
jenis profil yang ada di pasaran Indonesia.
Tujuan Pembelajaran Khusus:
Memberikan kompetensi kepada mahasiswa untuk pemahaman terhadap sifat baja
struktur, proses pembuatan, jenis baja profil yang ada di pasaran, dan penggunaan
computer sebagai alat bantu untuk memudahkan perancangan.

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Kelebihan Baja sebagai Material Struktur
Jika kita menyimak bangunan sekitar kita baik berupa jembatan, gedung, pemancar,
papan iklan, dan lainnya akan sependapat bahwa baja merupakan material struktur yang
baik.
Kelebihan dari baja terlihat dari kekuatan, relatif ringan, kemudahan
pemasangan, dan sifat baja lainnya. Kelebihan material baja akan dibahas dalam
paragraf berikut.
Kekuatan Tinggi
Kekuatan yang tinggi dari baja per satuan berat mempunyai konsekuensi bahwa beban
mati akan kecil. Hal ini sangat penting untuk jembatan bentang panjang, bangunan
tinggi, dan bangunan dengan kondisi tanah yang buruk.
Keseragaman
Sifat baja tidak berubah banyak terhadap waktu, tidak seperti halnya pada struktur beton
bertulang.
Elastisitas
Baja berperilaku mendekati asumsi perancang teknik dibandingkan dengan material lain
karena baja mengikuti hukum Hooke hingga mencapai tegangan yang cukup tinggi.
Momen inersia untuk penampang baja dapat ditentukan dengan pasti dibandingkan
dengan penampang beton bertulang.
Permanen
Portal baja yang mendapat perawatan baik akan berumur sangat panjang, bahkan hasil
penelitian menunjukkan bahwa pada kondisi tertentu baja tidak memerlukan perawatan
pengecatan sama sekali.
Daktilitas
Daktilitas didefinisikan sebagai sifat material untuk menahan deformasi yang besar
tanpa keruntuhan terhadap beban tarik. Suatu elemen baja yang diuji terhadap tarik akan
mengalami pengurangan luas penampang dan akan terjadi perpanjangan sebelum terjadi
keruntuhan. Sebaliknya pada material keras dan getas (brittle) akan hancur terhadap
beban kejut. SNI 03-1729-2002 mendefinisikan daktilitas sebagai kemampuan struktur
atau komponennya untuk melakukan deformasi inelastis bolak-balik berulang (siklis) di
luar batas titik leleh pertama, sambil mempertahankan sejumlah besar kemampuan daya
dukung bebannya.
Beban normal yang bekerja pada suatu elemen struktur akan mengakibatkan
konsentrasi tegangan yang tinggi pada beberapa titik. Sifat daktil baja memungkinkan
terjadinya leleh lokal pada titik-titik tersebut sehingga dapat mencegah keruntuhan
prematur. Keuntungan lain dari material daktil adalah jika elemen struktur baja
mendapat beban cukup maka akan terjadi defleksi yang cukup jelas sehingga dapat
digunakan sebagai tanda keruntuhan.

BAB I
PENDAHULUAN
Liat (Toughness)
Baja strukur merupakan material yang liat artinya memiliki kekuatan dan daktilitas.
Suatu elemen baja masih dapat terus memikul beban dengan deformasi yang cukup
besar. Ini merupakan sifat material yang penting karena dengan sifat ini elemen baja
bisa menerima deformasi yang besar selama pabrikasi, pengangkutan, dan pelaksanaan
tanpa menimbulkan kehancuran. Dengan demikian pada baja struktur dapat diberikan
lenturan, diberikan beban kejut, geser, dan dilubangi tanpa memperlihatkan kerusakan.
Kemampuan material untuk menyerap energi dalam jumlah yang cukup besar disebut
toughness.
Tambahan pada Struktur yang Telah Ada
Struktur baja sangat sesuai untuk penambahan struktur. Baik sebagian bentang baru
maupun seluruh sayap dapat ditambahkan pada portal yang telah ada, bahkan jembatan
baja seringkali diperlebar.
Lain-lain
Kelebihan lain dari materia baja struktur adalah: (a) kemudahan penyambungan baik
dengan baut, paku keling maupun las, (b) cepat dalam pemasangan, (c) dapat dibentuk
menjadi profil yang diinginkan, (d) kekuatan terhadap fatik, (e) kemungkinan untuk
penggunaan kembali setelah pembongkaran, (f) masih bernilai meskipun tidak
digunakan kembali sebagai elemen struktur, (g) adaptif terhadap prefabrikasi.
1.2 Kelemahan Baja sebagai Material Struktur
Secara umum baja mempunyai kekurangan seperti dijelaskan pada paragraf dibawah ini.
Biaya Pemeliharaan
Umumnya material baja sangat rentan terhadap korosi jika dibiarkan terjadi kontak
dengan udara dan air sehingga perlu dicat secara periodik.
Biaya Perlindungan Terhadap Kebakaran
Meskipun baja tidak mudah terbakar tetapi kekuatannya menurun drastis jika terjadi
kebakaran. Selain itu baja juga merupakan konduktor panas yang baik sehingga dapat
menjadi pemicu kebakaran pada komponen lain. Akibatnya, portal dengan
kemungkinan kebakaran tinggi perlu diberi pelindung. Ketahanan material baja
terhadap api dipersyaratkan dalam Pasal 14 SNI 03-1729-2002.
Rentan Terhadap Buckling
Semakin langsung suatu elemen tekan, semakin besar pula bahaya terhadap buckling
(tekuk). Sebagaimana telah disebutkan bahwa baja mempunyai kekuatan yang tinggi per
satuan berat dan jika digunakan sebagai kolom seringkali tidak ekonomis karena banyak
material yang perlu digunakan untuk memperkuat kolom terhadap buckling.
Fatik
Kekuatan baja akan menurun jika mendapat beban siklis. Dalam perancangan perlu
dilakukan pengurangan kekuatan jika pada elemen struktur akan terjadi beban siklis.

BAB I
PENDAHULUAN
Keruntuhan Getas
Pada kondisi tertentu baja akan kehilangan daktilitasnya dan keruntuhan getas dapat
terjadi pada tempat dengan konsentrasi tegangan tinggi. Jenis beban fatik dan
temperatur yang sangat rendah akan memperbesar kemungkinan keruntuhan getas (ini
yang terjadi pada kapal Titanic).
1.3 Penggunaan Awal Besi dan Baja
Pertama kali manusia menggunakan logam adalah jenis campuran tembaga yang disebut
bronze yang kemudian berkembang dengan penggunaan material besi yang diberi
material tambahan sehingga menjadi material baja. Diseluruh dunia hingga saat ini, besi
dan baja merupakan logam yang paling banyak diproduksi yaitu hampir 95%.1)
Secara pasti tidak dapat ditentukan kapan manusia mulai menggunakan besi,
tetapi alat penggali dan gelang besi telah digunakan sekitar 5000 tahun lalu di Mesir.
Besi semakin banyak digunakan sekitar 1000 tahun sebelum masehi yang
mempengaruhi peradaban manusia dan juga bidang militer.
Baja didefinisikan sebagai campuran besi dengan sejumlah kecil karbon,
biasanya kurang dari 1%, dan juga elemen lain. Meskipun baja telah dibuat sejak lebih
dari 3000 tahun yang lalu, tetapi tidak ada metoda produksi yang ekonomis sampai
dengan abad 19.
Pada awal pembuatan baja, besi dipanaskan dengan kontak langsung pada arang.
Permukaan besi akan menyerap karbon dari arang yang kemudian ditempa pada saat
besi panas. Pengulangan proses ini akan membuat permukaan baja menjadi lebih keras.
Dengan cara ini dibuat pedang yang terkenal dari Toledo dan Damascus.
Proses pembuatan baja dalam jumlah besar pertama kali dibuat oleh Henry
Bessemer dari Inggris dan mendapatkan paten pada tahun 1855. Bessemer berusaha
mendapatkan paten dari Amerika Serikat pada tahun 1856 tetapi ditolak karena terbukti
bahwa tujuh tahun sebelumnya William Kelly dari Eddyville, Kentucky telah
memproduksi baja dengan proses yang sama seperti yang dilakukan oleh Bessemer.
Meskipun Kelly telah mendapatkan paten, untuk proses pembuatan baja tersebut tetap
digunakan nama Bessemer.
Kelly dan Bessemer menemukan bahwa jika udara ditiupkan melalui besi yang
meleleh maka hampir semua kontaminan dalam logam akan terbuang, tetapi pada saat
yang sama elemen yang dibutuhkan seperti karbon dan mangan juga akan ikut terbuang.
Akhirnya ditemukan bahwa kebutuhan akan elemen tersebut dapat dilakukan dengan
menambahkan campuran besi, karbon, dan mangan. Juga ditemukan bahwa
penambahan batu kapur (limestone) akan menghilangkan pori dan sebagian besar sulfur.
Proses yang dikembangkan oleh Bessemer memotong biaya produksi sebesar
80% dan sejak itu produksi baja dilakukan dalam jumlah besar. Di Amerika Serikat
sampai dengan tahun 1890, proses pembuatan baja masih menggunakan proses
Bessemer.
Pada awal abad 20 metoda Bessemer digantikan dengan metoda yang lebih baik
yaitu proses open-hearth dan proses dasar oksigen.
Sekarang ini di Amerika Serikat dan juga di Indonesia, hampir 80% produksi
baja struktur dibuat dengan melebur baja dari rongsokan mobil yang kemudian dicetak
dan dibentuk ulang.

BAB I
PENDAHULUAN
Istilah cast iron diberikan untuk campuran dengan kadar karbon rendah,
sedangkan untuk kadar karbon tinggi dinamakan wrought iron. Baja mempunyai kadar
karbon diantara keduanya yaitu sekitar 0,15 s.d. 1,7%.
Pertama kali penggunaan logam untuk elemen struktur dengan dimensi tertentu
adalah pada tahun 1779 di Shropshire, Inggris (140 mil (225 km) arah utara-barat
London) dan digunakan untuk jembatan lengkung Coalbrookdale dengan bentang 100 ft
(30 m) yang melintas di atas sungai Severn. Jembatan ini (dan hingga sekarang masih
berdiri) dianggap sebagai titik balik sejarah bidang teknik karena merupakan pertama
kalinya menggunakan besi sebagai material struktur. Besi yang digunakan diperkirakan
mempunyai kekuatan empat kali dan tigapuluh kali lebih tinggi dari pada kayu.
Sebelum tahun 1840 lebih banyak digunakan cast iron dan setelah tahun tersebut
wrought iron mulai menggantikan peran. Pengembangan proses Bessemer dan
kelebihan dari proses open-hearth telah membuktikan bahwa baja memberikan harga
yang kompetitif sehingga produksi baja struktur pada 100 tahun terakhir sangat tinggi.
1.4 Profil Baja
Sejarah profil baja struktur tidak terlepas dari perkembangan rancangan struktur di
Amerika Serikat yang kemudian diikuti oleh negara lain. Bentuk profil yang pertama
kali dibuat di Amerika Serikat adalah besi siku pada tahun 1819. Baja I pertama kali
dibuat di AS pada tahun 1884 dan struktur rangka yang pertama (Home Insurance
Company Builing of Chicago) dibangun pada tahun yang sama. William LeBaron Jenny
adalah orang pertama yang merancang gedung pencakar langit dimana sebelumnya
gedung dibangun dengan dinding batu.
Untuk dinding luar dari gedung 10 lantai Jenny menggunakan kolom cast iron
dibungkus batu. Balok lantai 1 s.d. 6 terbuat dari wrought iron, dan untuk lantai
diatasnya digunakan balok baja struktur. Gedung yang seluruh rangkanya dibuat dari
baja struktur adalah Gedung Rand-McNally kedua di Chicago dan selesai dibangun
pada tahun 1890.
Menara Eiffel yang dibangun pada tahun 1889 dengan tinggi 985 ft dibuat dari
wrought iron dan dilengkapi dengan elevator mekanik. Penggabungan konsep mesin
elevator dan ide dari Jenny membuat perkembangan konstruksi gedung tinggi
meningkat hingga sekarang.
Sejak itu berbagai produsen baja membuat bentuk profil berikut katalog yang
menyediakan dimensi, berat dan properti penampang lainnya. Pada tahun 1896,
Association of American Steel Manufacturers (sekarang American Iron and Steel
Institute, AISI) membuat bentuk standar. Sekarang ini profil struktur baja telah
distandarisasi, meskipun dimensi eksaknya agak berbeda sedikit tergantung
produsennya.
Baja stuktur dapat dibuat menjadi berbagai bentuk dan ukuran tanpa banyak
merubah sifat fisiknya. Pada umumnya yang diinginkan dari suatu elemen adalah
momen inersia yang besar selain luasnya. Termasuk didalamnya adalah bentuk I, T, dan
C.
Pada umumnya profil baja dinamai berdasarkan bentuk penampangnya.
Misalnya siku, T, Z, dan pelat. Perlu kiranya dibedakan antara balok standar Amerika
(balok S) dan balok wide-flange (balok W atau IWF) karena keduanya mempunyai

BAB I
PENDAHULUAN
bentuk I. Sisi dalam dan luar dari flens profil W hampir sejajar dengan kemiringan
maksimum 1:20.
Balok S adalah balok profil pertama yang diproduksi di AS, mempunyai
kemiringan flens sisi dalam 1:6. Perhatikan bahwa tebal flens profil W yang hampir
konstan dibandingkan profil S dapat mempermudah penyambungan. Sekarang ini
produksi wide-flange hampir 50% dari seluruh berat bentuk profil yang diproduksi di
AS, sedangkan di Indonesia hampir seluruh balok menggunakan profil W. Gambar 1.1
memperlihatkan profil W dan S serta profil lainnya. Bebarapa properti penampang yang
digunakan dalam buku ini mengacu pada Manual of Steel Construction Load &
Resistance Factor Design edisi kedua yang diterbitkan oleh American Institute of Steel
Construction (AISC), 1 Desember 1993. Manual terdiri dari Volume I (Structural
Members, Specifications Codes) dan Volume II (Connections). Selain itu, profil yang
digunakan dalam buku ini juga mengacu pada manual yang dikeluarkan oleh produsen
baja Indonesia.
Profil diberikan singkatan berdasarkan suatu system yang dijelaskan dalam buku
ini untuk digunakan dalam penggambaran, spesifikasi, dan desain. Sistem ini telah
distandarisasi sehingga semua produsen dapat mengacu pada sistem yang sama untuk
tujuan pemesanan, pembayaran, dll. Berikut ini adalah beberapa contoh sistem
singkatan dari profil baja yang digunakan dalam peraturan AISC LRFD-93. Kelebihan
dari sistem penamaan (kodifikasi) yang ada dalam AISC dirasakan lebih memudahkan
karena didasarkan pada berat baja persatuan panjang, selain juga didasarkan pada
dimensi tinggi profil. Oleh karenanya dalam buku ini juga akan digunakan sistem
pengkodean yang serupa.
1. W27 x 114 adalah penampang Wide-flange dengan tinggi penampang mendekati
27 in dengan berat 114 lb/ft.
2. S12 x 35 adalah penampang Standar Amerika dengan tinggi penampang
mendekati 12 in dan berat 35 lb/ft.
3. HP12 x 74 adalah profil untuk tiang pondasi dengan tinggi profil mendekati 12
in dan berat 74 lb/ft. Profil ini dibuat dengan material yang sama seperti profil
W tetapi dengan web yang lebih tebal dengan tujuan supaya lebih kuat terhadap
proses pemancangan.
4. M8 x 6,5 adalah profil dengan tinggi 8 in dan berat 6,5 lb/ft. Berdasarkan
dimensinya, profil ini tidak dapat digolongkan dalam penampang W, S, atau HP.
5. C10 x 30 adalah profil tipe kanal dengan tinggi 10 in dan berat 30 lb/ft.
6. MC18 x 58 adalah sejenis kanal tetapi dari dimensinya tidak dapat
dikelompokkan sebagai C.
7. L6 x 6 x ½ adalah siku sama kaki dengan panjang kaki 6 in dan tebal ½ in.
8. WT18 x 140 adalah profil T yang didapat dengan memotong separuh profil W36
x 240.
9. Penampang baja persegi dikelompokkan menjadi pelat dan bar. Pada umumnya
penampang lebih besar dari 8 in. disebut pelat, sedangkan yang lebih kecil dari 8
in disebut tulangan/batang. Informasi detail dari penampang ini diberikan dalam
Part 1 dari Manual LRFD. Pelat umumnya diberi notasi berdasarkan tebal x
lebar x panjang, misalnya: PL ½ x 6 x 1 ft 4 in.
10. IWF 100x100x17,2 adalah profil wide-flange dengan lebar flens 100 mm, tinggi
profil 100 mm, dan berat per meter 17,2 kg.

BAB I
PENDAHULUAN
Data profil secara lengkap dapat dilihat dalam peraturan AISC LRFD. Dimensi
diberikan dalam bentuk desimal (diperlukan oleh perancang teknik) dan juga sampai
dengan 1/16 in (digunakan oleh juru gambar). Data lain yang diberikan dalam manual
AISC-LRFD adalah luas penampang, momen inersia, jari-jari girasi, dll.
Tentu saja dalam proses manufaktur baja akan terjadi variasi sehingga besaran
penampang yang ada tidak sepenuhnya sesuai dengan yang tersedia dalam tabel manual
tersebut. Untuk mengatasi variasi tersebut, toleransi maksimum telah ditentukan dalam
peraturan. Sebagai konsekuensi dari toleransi tersebut, perhitungan tegangan dapat
dilakukan berdasarkan properti penampang yang diberikan dalam tabel.
Dari tahun ke tahun terjadi perubahan dalam penampang baja. Hal ini
disebabkan tidak cukup banyaknya permintaan baja profil tertentu, atau sebagai akibat
dari perkembangan profil yang lebih efisien, dll.
Gambar 1.1 Beberapa Bentuk Profil Baja
1.5 Pembuatan Dingin Profil Baja Ringan
Selain pembuatan profil dengan cara pemanasan yang telah dijelaskan dalam sub bab
sebelumnya, cara lain adalah pembuatan profil dengan cara dingin. Hal ini dilakukan
dengan pembengkokan pelat menjadi bentuk penampang yang diinginkan seperti pada
Gambar 1.2. Ini dapat dilakukan untuk mendapatkan profil kecil untuk atap, lantai, dan
dinding dengan ketebalan bervariasi antara 0,01 – 0,25 in. Profil tipis paling sering
digunakan sebagai panel. Meskipun pembuatan dingin menyebabkan berkurangnya
daktilitas, tetapi kekuatan dapat bertambah. Untuk kondisi tertentu, peraturan
mengijinkan penggunaan kekuatan yang lebih tinggi dari profil ini.
Siku sama kaki
Siku tidak sama kaki
Balok standar AmerikaProfil Z
KanalTW
Slope 0-5%Web
fles
Slope 16 2/3 %
Slope 16 2/3 %
Siku sama kaki
Siku tidak sama kaki
Balok standar AmerikaProfil Z
KanalTW
Slope 0-5%Web
fles
Slope 16 2/3 %
Slope 16 2/3 %

BAB I
PENDAHULUAN
Gambar 1.2 Profil Hasil Pembuatan Dingin
Pelat beton seringkali dibentuk dengan menggunakan acuan dek metal hasil
pembuatan dingin, dan dek tersebut dibiarkan ditempat setelah beton mengeras.
Beberapa jenis dek telah tersedia dipasaran dengan profil seperti pada Gambar 1.3.
Penampang dengan rusuk yang agak dalam dapat dimanfaatkan untuk peralatan
elektrikal dan mekanikal.
Gambar 1.3 Beberapa Jenis Dek Baja
1.6 Hubungan Tegangan-Regangan Baja Struktur
Pemahaman terhadap perilaku struktur baja sangatlah memerlukan pengetahuan tentang
sifat baja struktur. Diagram tegangan-regangan memberikan informasi yang sangat
penting tentang perilaku baja terhadap beban.
Jika baja struktur diberikan gaya tarik, akan terjadi perpanjangan yang
sebanding dengan gaya yang diberikan. Jadi besar perpanjangan akan dua kalinya jika
gaya yang diberikan bertambah dari 6000 psi (41,37 MPa atau MN/m2
) menjadi 12.000
psi (pound/in2
atau lb/in2
Tegangan terbesar yang masih dapat berlaku hukum Hooke atau titik tertinggi
pada bagian linier dari kurva tegangan-regangan adalah batas proporsional. Tegangan
terbesar yang dapat ditahan oleh material tanpa terjadi deformasi permanen disebut
) (82,74 MPa). Jika tegangan tarik mendekati 1,5 kekuatan
ultimate/batas baja, maka perpindahan akan bertambah lebih cepat dan tidak sebanding
dengan pertambahan tegangan.
Siku Kanal Kanal
Dengan
Pengaku
Profil Z
Profil Z
Dengan
Pengaku
Topi Topi
Dengan
Pengaku
Siku Kanal Kanal
Dengan
Pengaku
Profil Z
Profil Z
Dengan
Pengaku
Topi Topi
Dengan
Pengaku

BAB I
PENDAHULUAN
batas elastis tetapi nilainya jarang diukur. Untuk material struktur batas elastis sama
dengan batas proporsional.
Tegangan konstan yang disertai perpanjangan atau regangan disebut titik leleh.
Titik ini merupakan titik awal dari diagram tegangan-regangan dengan kemiringan nol
atau horizontal. Titik ini merupakan nilai yang penting untuk material baja karena
perencanaan dengan metoda elastis didasarkan pada nilai tegangan ini. Pengecualian
terjadi pada batang tekan karena nlai dapat tidak dicapai akibat adanya tekuk. Tegangan
ijin yang digunakan dalam metoda ini diambil sebagai persentase atau fraksi dari titik
leleh. Di atas titik leleh akan terjadi pertambahan regangan tanpa penambahan tegangan.
Regangan yang terjadi sebelum titik leleh disebut regangan elastis, sedangkan regangan
setelah titik leleh disebut regangan plastis yang besarnya sekitar 10 sampai dengan 15
kali dari regangan elastis.
Leleh baja tanpa penambahan tegangan dianggap sebagai suatu kelemahan dan
sekaligus kelebihan. Sifat ini seringkali digunakan sebagai ‘pelindung’ terhadap
keruntuhan yang diakibatkan oleh kesalahan dalam perancangan. Jika tegangan pada
suatu titik dari suatu struktur daktil mencapai tegangan leleh, elemen dari struktur
tersebut akan leleh secara lokal/setempat tanpa penambahan tegangan sehingga dapat
mencegah keruntuhan prematur/awal. Dengan adanya daktilitas ini, tegangan dalam
struktur dapat diredistribusi atau disebarkan ke seluruh komponen struktur. Demikian
juga dengan tegangan tinggi yang disebabkan oleh fabrikasi, pelaksanaan, atau
pembebanan akan didistribusi dengan sendirinya. Dengan kata lain, struktur baja
mempunyai cadangan regangan plastis sehingga dapat menahan beban yang relatif besar
dan beban kejut. Jika material tidak memiliki sifat daktilitas, akan terjadi kehancuran
mendadak seperti halnya pada gelas atau kaca.
Setelah regangan plastis, terdapat daerah yang dinamakan strain hardening yaitu
daerah dimana diperlukan tegangan untuk terjadinya tambahan regangan, tetapi bagian
ini belum dianggap penting dalam perancangan. Suatu diagram tegangan-regangan baja
struktur diberikan dalam Gambar 1.4.
Disini hanya ditunjukkan bagian awal dari kurva kerena akan terjadi deformasi
yang besar sebelum terjadi keruntuhan. Total regangan baja pada saat terjadi keruntuhan
adalah 150 sampai dengan 200 kali regangan elastis. Kurva akan terus naik mencapai
tegangan maksimum dan selanjutnya akan terjadi pengurangan luas penampang yang
diikuti dengan keruntuhan.
Tipikal kurva tegangan-regangan dalam Gambar 1.4 adalah untuk baja struktur
daktil dan diasumsikan sama untuk tarik dan tekan. (Elemen tekan harus cukup pendek
karena elemen yang panjang akan berdefleksi secara lateral dan sifat material sangat
dipengaruhi oleh momen yang dihasilkan oleh defleksi lateral). Bentuk kurva bervariasi
tergantung pada kecepatan pembebanan, tipe baja, dan temperatur. Salah satu variasi
diberikan dengan garis putus dan dinamakan leleh atas (upper yield) sebagai hasil
pembebanan yang cepat. Leleh bawah (lower yield) didapat jika pembebanan diberikan
dengan lambat.

BAB I
PENDAHULUAN
Gambar 1.4 Tipikal Diagram Tegangan-Regangan Baja Struktur
Perlu diketahui bahwa diagram tegangan-regangan dalam Gambar 1.4 adalah
untuk kondisi temperatur ruangan. Baja terutama dengan kadar karbon tinggi, jika
dipanaskan sampai sekitar 700o
F kekuatannya akan sedikit bertambah. Jika temperatur
dinaikkan hingga 800o
-1000o
F, kekuatannya akan turun drastic, dan pada temperatur
1200o
F kekuatan yang tersisa hanya tinggal sedikit saja.
Perbandingan tegangan leleh pada suhu tinggi dan suhu ruangan adalah 0,77
pada 800o
F, 0,63 pada 1000o
F, dan 0,37 pada 1200o
F. Temperatur dalam rentang ini
mudah sekali dicapai pada kondisi kebakaran, pada daerah pengelasan, dll.
Jika baja didinginkan hingga mencapai suhu dibawah 32o
Regangan, ε = ∆l/l
Tegangan,f=P/A
Leleh atas
Leleh bawah
Leleh elastis
Leleh plastis
Strain hardening
Tegangan,f=P/A
Leleh atas
Leleh bawah
Leleh elastis
Leleh plastis
Strain hardening
F, kekuatannya akan
bertambah sedikit tetapi akan terjadi reduksi cukup besar pada daktilitas dan toughness.
Suatu struktur yang belum mengalami tegangan diatas titik leleh akan kembali
ke posisi semula jika beban ditiadakan. Tetapi jika struktur dibebani diatas tegangan
leleh, maka struktur tidak akan kembali ke posisi semula.
Baja merupakan suatu campuran dengan persentase besi 98%, selain juga
mengandung sedikit karbon, silicon, magnesium, dll. Karbon memberikan pengaruh
besar pada sifat baja. Sifat keras dan kekuatan akan meningkat dengan bertambahnya
jumlah karbon tetapi baja yang dihasilkan akan getas dan sulit untuk dilas. Jika jumlah
karbon terlalu sedikit akan menghasilkan baja yang lunak dan lebih daktil tetapi lemah.
Penambahan kromium, silicon, dan nikel menghasilkan baja dengan kekuatan cukup
tinggi, tetapi baja jenis ini lebih mahal dan sulit untuk difabrikasi.
Tipikal diagram tegangan-regangan untuk baja getas diberikan dalam Gambar
2.2. Material jenis ini memperlihatkan sedikit atau tidak ada deformasi permanen pada
saat runtuh. Tetapi daktilitas rendah atau sifat getas merupakan karakteristik dari baja
kekuatan tinggi. Sedangkan yang diinginkan adalah material dengan kekuatan tinggi
sekaligus daktil sehingga perancang teknik harus memilih antara kedua sifat tersebut.
Baja getas dapat runtuh mendadak jika dibebani berlebihan, dan selama pelaksanaan
dapat runtuh akibat beban kejut.

BAB I
PENDAHULUAN
Gambar 1.5 Tipikal Diagram Tegangan-Regangan Baja Getas
Baja getas mempunyai rentang cukup besar dimana tegangan sebanding dengan
regangan, tetapi tidak mempunyai batas tegangan leleh yang pasti. Sedangkan untuk
menerapkan rumus-rumus untuk desain diperlukan nilai tegangan leleh yang pasti baik
untuk baja daktil maupun getas.
Jika baja lunak ditarik hingga melampaui batas elastis dan kemudian gaya tarik
dihilangkan (unloading) maka tidak akan kembali pada kondisi regangan nol. Pada saat
unloading, diagram tegangan-regangan akan melalui lintasan yang baru seperti yang
ditunjukkan dengan garis putus dalam Gambar 1.5 dan sejajar dengan garis lurus
semula. Hasilnya adalah terjadinya regangan permanen atau regangan residual.
Tegangan leleh dari baja getas biasanya didefinisikan sebagai tegangan dari
lintasan unloading dengan regangan residual 0,002. Jadi dari regangan residual sebesar
0,2% ini kita tarik garis sejajar dengan diagram tegangan-regangan, dan titik
perpotongannya menyatakan tegangan lelehnya.
1.7 Baja Struktur Modern
Sifat baja dapat berubah drastis dengan mengubah kadar karbon dan menambah elemen
lain seperti silicon, nikel, mangan, dan tembaga. Kadar karbon biasanya sangat rendah
yaitu sekitar 0,2-0,3% berdasarkan berat dan tidak lebih dari 0,5%.
Sifat kimiawi dari baja sangat penting karena berpengaruh pada kemudahan
untuk dilas, ketahanan terhadap korosi, ketahanan terhadap keruntuhan getas, dll.
American Standard for Testing Material (ASTM) telah mensyaratkan persentase
maksimum dari karbon, mangan, silicon, dll, yang diijinkan untuk baja struktur.
Meskipun sifat fisik dan mekanik dari baja banyak ditentukan oleh komposisi kimia,
sifat baja juga dipengaruhi oleh proses pembuatan dan riwayat pembebanan serta proses
pemanasan.
Di Amerika Serikat sebelum tahun 1995, banyak digunakan baja karbon dengan
notasi A36 dan mempunyai tegangan leleh 36 ksi (248 MPa). Tetapi setelah tahun 1995,
baja dengan tegangah leleh 50 ksi (345 MPa) telah dapat diproduksi dengan harga yang
Tegangan,f=P/A
Fy = tegangan leleh
Fu = tegangan tarik ultimate
Fu
Fy
hancur
Tegangan,f=P/A
Fy = tegangan leleh
Fu = tegangan tarik ultimate
Fu
Fy
hancur

BAB I
PENDAHULUAN
hampir sama dengan baja A36. Baja bertegangan leleh 50 ksi (345 MPa) ini dihasilkan
dari peleburan kembali baja mobil tua dengan proses electric furnace.
Sekarang ini banyak permintaan dari pihak perencana dan pelaksana konstruksi
untuk baja yang lebih kuat, lebih tahan korosi, lebih mudah untuk dilas, dll. Penelitian
oleh industri baja telah menghasilkan baja yang dapat memenuhi permintaan tersebut.
Baja struktur dikelompokan dalam: baja karbon multi-fungsi (A36), baja karbon
struktur (A529), baja karbon kekuatan tinggi dengan bahan tambahan rendah (A572),
baja struktur tahan korosi kekuatan tinggi dengan bahan tambahan rendah (A242 dan
A588), dan pelat baja dengan pendinginan dan penempaan (A514 dan A852).
Dalam paragraf berikut akan dijelaskan mengenai 7 klasifikasi baja ini. Tabel
1.1 memperlihatkan fenomena bahwa semakin tebal baja digiling akan semakin kuat.
Elemen yang tebal cenderung akan lebih getas dan kecepatan pendinginan
menyebabkan mikrostruktur baja menjadi lebih kasar. Tabel 1.2 yang diambil dari SNI
03-1729-2002 menampilkan sifat mekanis baja struktural.
Baja Karbon (Carbon Steel)
Kekuatan baja ini ditentukan oleh kadar karbon dan mangan. Proporsi kimia dari baja
ini adalah: 1,7% karbon, 1,65% mangan, 0,60% silikon, dan 0,60% tembaga. Baja ini
dibagi menjadi empat kategori tergantung pada kadar karbonnya.
1. Baja karbon rendah < 0,15 %
2. Baja lunak 0,15 – 0,29%. (Baja karbon struktur termasuk dalam kategori ini).
3. Baja karbon medium 0,30 – 0,59%.
4. Baja karbon tinggi 0,60 – 1,70%.
Baja Tegangan Tinggi Bahan Tambahan Rendah (High-Strength Low-Alloy Steel)
Banyak jenis baja ini dan ASTM mengelompokkannya dalam beberapa notasi. Selain
mengandung karbon dan mangan, baja ini mendapatkan kekuatan tinggi dengan adanya
bahan tambahan seperti columbium, vanadium, kromium, silikon, tembaga, dan nikel.
Dalam kelompok baja ini adalah baja dengan tegangan leleh 40 ksi (276 MPa) dan 70
ksi (483 MPa). Baja ini mempunyai daya tahan korosi yang lebih tinggi dibandingkan
baja karbon.
Istilah low-alloy digunakan untuk menyatakan bahwa baja mempunyai
persentase total bahan tambahan kurang dari 5% dari total komposisi baja.
Tabel 1.1 Sifat Baja Struktur
Notasi
ASTM
Jenis Baja Bentuk Rekomendasi
Penggunaan
Tegangan
Leleh
Minimum
Fy, ksi
Kuat Tarik
Minimum
F
a
(MPa)
u, ksib
(MPa)
A36 Karbon Profil, bar,
dan pelat
Gedung dengan sambungan baut
atau las dan jembatan dan jenis
struktur lain.
36 (248),
tetapi 32
(221) jika
tebal > 8 in.
58(400) – 80
(552)
A529 Karbon Profil dan
pelat s.d. ½
in.
Sama dengan A36 42 (290) –
50 (345)
60 (414) –
100 (689)
A572 High-strength
low-alloy
Columbium-
Profil, pelat,
bar s.d. 6 in.
Konstruksi dengan sambungan
baut dan las. Tidak untuk
jembatan sambungan las dengan
42 (290) –
65 (448)
60 (414) –
80 (552)

BAB I
PENDAHULUAN
Vanadium Fy lebih besar atau sama dengan
55 ksi.
A242 Atmospheric
corrosion-
resistant high-
strength low-
alloy
Profil, pelat,
bar s.d. 5 in.
Konstruksi sambungan baut atau
las; teknik pengelasan sangat
penting.
42 (240) –
50 (345)
63 (434) –
70 (483)
A588 Atmospheric
corrosion-
resistant high-
strength low-
alloy
Pelat dan bar
s.d. 4 in.
Konstruksi sambungan baut. 42 (240) –
50 (345)
63 (434) –
70 (483)
A852 Quenched and
tempered alloy
Hanya pelat
s.d. 4 in.
Konstruksi sambungan baut atau
las, khususnya jembatan dan
gedung sambungan las. Teknik
pengelasan sangat penting.
70 (483) 90 (621) –
100 (689)
A514 Quenched and
tempered alloy
Hanya pelat
2½ s.d. 6 in.
Struktur sambungan las dengan
perhatian khsus pada teknik
pengelasan. Tidak disarankan jika
daktilitas diutamakan.
90 (621) –
100 (689)
100 (689) –
130 (896)
a
Fy bervariasi terhadap tebal dan group (lihat Tabel 1-1 dan 1-2, Part 1, Manual LRFD)
b
Fu
Jenis Baja
bervariasi terhadap mutu dan jenis.
Tabel 1.2 Sifat Mekanis Baja Struktural
Tegangan putus
Minimum, f
Tegangan leleh
minimum, fu
(MPa)
Peregangan minimum
(%)y
(MPa)
BJ34 340 210 22
BJ37 370 240 20
BJ41 410 250 18
BJ50 500 290 16
BJ55 550 410 13
Baja Struktur Tahan Korosi Kekuatan-Tinggi Bahan-Tambahan-Rendah
(Atmoshperic Corrosion-Resistant High-Strength Low-Alloy Structural Steel)
Jika baja diberikan bahan tambahan tembaga, maka baja menjadi tahan terhadap korosi.
Jika terjadi kontak dengan udara, permukaan baja akan teroksidasi dan suatu lapisan
yang sangat kuat akan terbentuk sehingga mencegah oksidasi lebih lanjut dan tidak
memerlukan pengecatan. Setelah proses ini terjadi dalam 18 bulan s.d. 3 tahun
(tergantung pada intensitas kontak dengan udara – pedesaan, kota, kontak langsung atau
tidak langsung dengan matahari, dll), baja akan mempunyai warna coklat kemerahan
atau hitam.
Baja jenis ini banyak digunakan pada struktur dengan elemen terekspos dan sulit
dicat seperti jembatan, pemancar transmisi, dll. Baja ini tidak sesuai untuk digunakan
pada daerah lingkungan air asin atau berkabut, terendam air tawar atau asin atau
tertanam dalam tanah, atau pada lingkungan limbah industri yang korosif. Baja jenis ini
juga tidak sesuai ditempat yang sangat kering, karena lapisan dapat terbentuk
dipermukaan jika terjadi siklus basah dan kering. Jika tidak maka baja akan terlihat
seperti baja yang tidak dicat.

BAB I
PENDAHULUAN
Baja Dengan Pendinginan dan Penempaan (Quenched and Tempered Alloy Steel)
Baja ini mempunyai bahan tambahan lebih banyak dari baja karbon kemudian
dipanaskan dan di didinginkan kemudian ditempa sehingga didapat kekuatan dan liat
dengan kekuatan antara 70 – 110 ksi (483 – 758 MPa). Pendinginan dilakukan secara
cepat dengan menggunakan air atau oli dari temperatur 1650o
F menjadi 300o
F. Dalam
penempaan, baja dipanaskan hingga 1150o
Gambar 1.6 Kurva Tegangan-Regangan Aktual
Beberapa hal bias dipelajari dari kurva ini, yaitu: (a) modulus elastisitas tidak
berbeda untuk mutu baja yang berlainan, (b) semakin tinggi mutu baja daktilitas
semakin rendah, (c) semakin tinggi mutu baja, batas titik leleh semakin tidak jelas.
F, kemudian dibiarkan mendingin.
Baja jenis ini tidak menunjukkan titik leleh yang pasti dibandingkan baja karbon
dan baja high-strength low-alloy. Biasanya tegangan leleh ditentukan sebagai tegangan
pada regangan 0,2%. Dalam Tabel 1.1 baja jenis ini dikelompokan dalam A852 dengan
tegangan leleh 70 ksi (483 MPa) dan A514 dengan tegangan leleh 90 ksi (621 MPa)
atau 100 ksi (689 MPa) tergantung ketebalannya.
Dalam Pasal A3.1, Part 6, Manual LRFD terdapat 8 mutu baja lain menurut
ASTM (A53, A500, A501, A570, A606, A607, A618, dan A709). Mutu baja ini
mencakup pipa, tube proses pembuatan dingin dan panas, lembaran, strip, dan baja
struktur untuk jembatan.
Kurva tegangan-regangan aktual untuk tiga jenis baja diberikan dalam Gambar
1.6 (baja karbon, kekuatan-tinggi aditif-rendah, dan baja dengan proses pendinginan dan
pemanasan). Baja tipe pertama dan kedua mempunyai titik leleh yang pasti, tetapi tidak
pada baja jenis ketiga.
0,05 0,350,300,250,200,150,10
Fy = 36 ksi
Fy = 50 ksi
Fy = 100 ksi
Baja karbon, A36
Baja karbon
High-strength, low-alloy:
A441, A572
Kekuatan tarik, Fu
Regangan, in. per in.
Tegangan,Kipperin2.
0,2% Baja Alloy Heat-Treated; A514 pendinginan
dan penempaan baja alloy
0,05 0,350,300,250,200,150,10
Fy = 36 ksi
Fy = 50 ksi
Fy = 100 ksi
Baja karbon, A36
Baja karbon
High-strength, low-alloy:
A441, A572
Kekuatan tarik, Fu
Regangan, in. per in.
Tegangan,Kipperin2.
0,2% Baja Alloy Heat-Treated; A514 pendinginan
dan penempaan baja alloy

BAB I
PENDAHULUAN
1.8 Penggunaan Baja Kekuatan Tinggi
Ada jenis baja lain yang termasuk dalam kelompok kekuatan sangat tinggi (ultra-high-
strength) dengan tegangan leleh 160 – 300 ksi (1103 – 2068 MPa). Baja jenis ini belum
dimasukkan dalam Manual LRFD karena belum diberikan persetujuan oleh ASTM.
Sekarang ini terdapat lebih dari 200 jenis baja yang diproduksi mempunyai
kekuatan leleh melebihi 36 ksi. Industri baja sekarang ini sedang melakukan percobaan
untuk baja 200 – 300 ksi (1379 – 2068 MPa). Pihak yang terlibat dalam industri baja
memperkirakan bahwa baja dengan tegangan leleh 500 ksi (3447 MPa) akan dapat
dibuat dalam waktu beberapa tahun mendatang. Secara teoritis, gaya pengikat antar
atom besi diperkirakan lebih dari 4000 ksi (27579 MPa).
Meskipun harga baja akan naik dengan naiknya tegangan leleh, tetapi persentase
kenaikan harga tidak terus bertambah dengan kenaikan persentase tegangah leleh. Ini
berarti penggunaan baja kekuatan tinggi seringkali akan ekonomis untuk elemen tarik,
balok dan kolom. Sifat ekonomis ini akan lebih nyata terlihat pada elemen tarik
(khususnya tanpa lubang baut). Baja dengan kekuatan sangat tinggi ini akan ekonomis
untuk balok jika defleksi bukan hal yang menentukan atau defleksi dapat dikontrol
dengan cara lain. Baja ini juga menguntungkan untuk digunakan dalam kolom pendek
dan medium (mengapa tidak pada kolom panjang?). Konstruksi hibrid juga akan
menguntungkan jika menggunakan baja jenis ini. Konstruksi hibrid adalah penggunaan
dua atau lebih baja dengan mutu yang berlainan, baja kekuatan lemah digunakan pada
tegangan yang kecil dan baja kekuatan tinggi digunakan pada elemen dengan kekuatan
tinggi.
Faktor yang menentukan dalam penentuan penggunaan baja kekuatan tinggi
adalah:
1. Tahan korosi.
2. Penghematan dalam pengiriman, pemasangan, biaya pondasi akibat adanya
penghematan berat baja.
3. Penggunaan balok yang lebih pendek dapat memperkecil tinggi tiap lantai.
4. Karena menggunakan elemen yang lebih kecil, biaya perlindungan terhadap
kebakaran juga lebih kecil.
Hampir semua perancang teknik akan memilih baja untuk pertimbahan biaya
yang paling murah. Hal tersebut relatif mudah dilakukan, tetapi menentukan kekuatan
yang paling ekonomis memerlukan pertimbahan berat, dimensi, perawatan, dan
pelaksanaan konstruksi. Hampir tidak mungkin untuk membandingkan dengan akurat
baja yang harus dipakai pada suatu konstruksi.
1.9 Pengukuran Toughness
Toughness dari baja digunakan sebagai ukuran umum ketahanan terhadap beban kejut
(impact) atau kemampuan baja untuk menyerap pertambahan tegangan mendadak pada
suatu takikan (notch). Semakin daktil suatu baja, akan semakin besar toughness baja
tersebut. Sebaliknya, semakin rendah temperatur, akan semakin tinggi sifat getasnya.
Ada beberapa metode untuk menentukan sifat toughness, tetapi test Charpy V-
notch adalah yang paling sering digunakan. Meskipun test ini (dijelaskan dalam ASTM
Spesication A6) tidak akurat, tetapi dapat mengidentifikasi sifat getas baja. Energi yang

BAB I
PENDAHULUAN
diperlukan untuk menghancurkan batang penampang persegi dengan takikan tertentu
diukur, seperti pada Gambar 1.7.
Batang dihancurkan dengan menggunakan pendulum yang dijatuhkan dari
ketinggian tertentu. Energi yang dibutuhkan untuk menghancurkan batang ditentukan
dari tinggi pantulan pendulum setelah membentur batang. Tes dapat diulangi untuk
temperatur yang berbeda dan diberikan dalam Gambar 1.8. Grafik ini memperlihatkan
hubungan antara temparatur, daktilitas, dan kegetasan. Temperatur pada titik dengan
slope paling curam adalah temperatur transisi.
Gambar 1.7 Spesimen untuk Test Charpy V-notch
Gambar 1.8 Hasil Tes Charpy V-notch
Baja struktur lain memberikan persyaratan lain untuk tingkat penyerapan energi
(misalnya 20 ft-lb pada 20o
20 mm 20 mm
2 mm
F) tergantung pada temperatur, tegangan, dan kondisi beban
dimana baja tersebut akan digunakan.
-10 3020100 40
Getas
(daktilitas diabaikan)
Daktil
Transisi dari daktil
Ke getas
Temperatur
Transisi
(kemiringan paling curam)
50
40
30
20
10
Tempartur, oF-10 3020100 40
Getas
(daktilitas diabaikan)
Daktil
Transisi dari daktil
Ke getas
Temperatur
Transisi
(kemiringan paling curam)
50
40
30
20
10
Tempartur, oF

BAB I
PENDAHULUAN
1.10 Penampang Jumbo
Tabel 1-2 dalam Manual LRFD mengelompokan profil baja dari 1 s.d. 5 tergantung
pada tebal flens dan web. Profil W yang berukuran besar dikelompokan dalam grup 4
dan 5 (dan baja T yang dihasilkan dari pemotongan W dalam kelompok ini) sering juga
disebut sebagai penampang jumbo.
Gambar 1.9 Daerah Inti, Lokasi Tempat Terjadinya Keruntuhan Getas Penampang Jumbo
Profil jumbo semula dikembangkan untuk digunakan sebagai elemen tekan dan
sejenisnya, telah menunjukkan hasil yang baik. Tetapi perancang teknik sering
menggunakan profil ini untuk batang tarik dan elemen lentur. Selama penggunaannya,
pada daerah flens dan web telah muncul masalah retak tempat dilakukan las dan
pemotongan secara thermal. Retak ini menghasilkan kapasitas daya dukung beban yang
lebih kecil dan berhubungan dengan fatik.
Elemen baja tebal cenderung lebih getas dari pada elemen yang tipis. Salah satu
sebab dari hal ini adalah daerah inti dari penampang tebal (Gambar 1.9) menerima
penggilingan/ penempaan yang lebih sedikit, mempunyai kadar karbon yang lebih tinggi
(untuk menghasilkan tegangan leleh yang diperlukan), dan mempunyai tegangan tarik
yang lebih tinggi akibat pendinginan.
Penampang jumbo yang disambung dengan las dapat digunakan untuk kondisi
aksial tarik dan lentur jika prosedur yang diberikan dalam Specification A3.1c Manual
LRFD diikuti. Persyaratan tersebut adalah:
1. Baja harus mempunyai tingkat penyerapan energi sebagaimana yang ditentukan oleh
test Charpy V-notch (20 ft-lb pada 70o
2. Selama pengelasan temperatur harus dikontrol dan pekerjaan harus mengikuti urutan
tertentu.
F). Spesimen harus diambil dari daerah inti
seperti ditunjukkan oleh Gambar 1.9 dimana telah terbukti adanya masalah
keruntuhan getas.
3. Diperlukan detail sambungan khusus.
1.11 Sobek Lamellar
Spesimen baja yang digunakan dalam tes dan membuat kurva tegangan-regangan
biasanya mempunyai sumbu longitudinal searah dengan penggilingan baja. Jika sumbu
longitudinal spesimen mempunyai arah tegak lurus arah penggilingan, maka akan
didapat daktilitas dan toughness yang lebih rendah tetapi perbedaan ini tidak terlalu
signifikan. Hal ini menjadi penting jika pelat tebal dan profil besar digunakan dalam

BAB I
PENDAHULUAN
titik yang dilas. (Hal ini dapat juga dibuktikan pada pelat tipis, tetapi akan lebih banyak
terjadi pada pelat tebal).
Jika suatu titik dikekang, susut las dalam arah tebal tidak dapat diredistribusi dan
menimbulkan sobek baja yang dinamakan sobek lamellar. (Lamellar berati terdiri dari
beberapa lapisan tipis). Hal ini semakin nyata dengan adanya beban tarik. Sobek
lamellar akan terlihat sebagai retak fatik setelah beberapa kali siklus.
Masalah sobek lamellar dapat dihilangkan atau diminimalkan dengan prosedur
las yang baik dan tepat. Misalnya, las harus dibuat sehingga susut sedapat mungkin
terjadi dalam arah giling baja.
1.12 Furnishing Baja Struktur
Yang dimaksud dengan furnishing baja adalah penggilingan profil baja, proses pabrikasi
profil untuk jenis pekerjaan tertentu (termasuk pemotongan menjadi dimensi yang
sesuai dan pemberian lubang untuk sambugan), serta pemasangannya. Jarang sekali
suatu perusahaan melakukan ketiga pekerjaan ini sekaligus, biasanya hanya satu atau
dua saja pekerjaan yang dilakukan oleh satu perusahaan. Misalnya, suatu perusahaan
akan melakukan pabrikasi dan melakukan pemasangan, tetapi perusahaan lain hanya
menjadi pabrikator baja atau pemasang saja.
Pabrikator baja biasanya hanya menyimpan sedikit baja untuk stok/persediaan
karena mahalnya biaya penyimpanan baja. Jika perusahaan mendapat pekerjaan, mereka
akan memesan profil sesuai dengan panjang yang dibutuhkan dari produsen baja.
Baja struktur dirancang oleh ahli teknik bersama konsultan arsitek. Perancang
teknik membuat gambar rancangan yang memperlihatkan ukuran elemen, dimensi, dan
sambungan. Sebagian dari gambar detail untuk balok baja sambungan baut diberikan
dalam Gambar 1.10. Lubang dan persegi hitam menyatakan bahwa baut dipasang
dilapangan, sedangkan lubang dan persegi polos/tidak-hitam menyatakan bahwa
sambungan dipasang dibengkel.
Gambar 1.10 Bagian dari Gambar Detail
2¼ 2¼
5½ 15 – 9 7/815 – 9 7/8
32’ – 1¼
1½
3
3
3
3
1¼
5 ½½
Balok B4F6
W16 x 40 x 32’ – ¼
2¼ 2¼
5½ 15 – 9 7/815 – 9 7/8
32’ – 1¼
1½
3
3
3
3
1¼
5 ½½
Balok B4F6
W16 x 40 x 32’ – ¼

BAB I
PENDAHULUAN
Dalam gambar balok, girder, dan kolom dinyatakan dengan huruf B, G, C yang
diikuti dengan nomor elemen, misalnya B5, G12, dll. Pada bangunan tingkat tinggi dari
rangka baja akan terdapat beberapa lantai yang identik atau hampir sama sistem
rangkanya. Jadi satu rencana pelaksanaan dapat digunakan untuk beberapa lantai. Untuk
situasi seperti ini notasi elemen kolom, balok, dan balok anak akan mempunyai notasi
yang sama. Misalnya kolom C15(3-5) adalah kolom 15, lantai ke 3 s.d. 5, sedangkan
B4F6, atau B4(6) menyatakan balok B4 lantai ke-6. Sebagian dari gambar pelaksanaan
diberikan dalam Gambar 1.11.
Gambar 1.11 Bagian dari Gambar Pelaksanaan Memperlihatkan Letak Setiap Elemen
1.13 Pekerjaan Perancang Struktur
Tugas perancang struktur adalah mengatur dan mendimensi struktur serta bagian
struktur sehingga dapat memikul beban. Pekerjaan yang harus dilakukan adalah
mengatur tata letak struktur, mempelajari berbagai bentuk struktur yang mungkin untuk
digunakan, meninjau kondisi pembebanan, analisa tegangan, defleksi, dan lain-lain.
Pekerjaan selanjutnya adalah desain dan dilanjutkan dengan penggambaran. Dengan
kata lain, desain berarti mendapatkan dimensi bagian struktur setelah gaya dihitung, dan
dalam buku ini akan ditekankan dalam penggunaan material baja.
1.14 Tujuan Perancang Struktur
Perancang struktur harus mempelajari bagaimana mengatur dan mendimensi elemen
struktur sehingga dapat dilaksanakan dengan kekuatan yang cukup dan ekonomis. Hal
tersebut akan dibahas dibawah ini.
Keamanan
Portal atau struktur tidak saja harus dirancang untuk memikul beban secara aman tetapi
juga harus dapat menahan defleksi dan vibrasi yang dapat mengganggu penghuni atau
menyebabkan retak.
96’ - 0
24’ - 0
48’-0
28’-020’-0
24’ - 0
B1
B10B9
B6B5
B2
G6G5
G4G3
G2G1
Denah lantai 6
El. 74’-3”
Serat atas dari baja 6 in
dibawah lantai
96’ - 0
24’ - 0
48’-0
28’-020’-0
24’ - 0
B1
B10B9
B6B5
B2
G6G5
G4G3
G2G1
Denah lantai 6
El. 74’-3”
Serat atas dari baja 6 in
dibawah lantai

BAB I
PENDAHULUAN
Biaya
Perancang teknik harus selalu menekan biaya serendah mungkin tanpa mengorbankan
kekuatan.
Sifat Praktis
Tujuan lain dalam perancangan struktur adalah kemudahan dalam fabrikasi dan
pelaksanaan tanpa menimbulkan masalah yang terlalu besar. Perancang teknik harus
mengerti metode fabrikasi dan berusaha menyesuaikan dengan fasilitas yang ada dalam
proyeknya.
Perancang teknik juga harus mempelajari segala sesuatu tentang pendetailan,
fabrikasi, dan pelaksanaan di lapangan. Hasil pekerjaannya akan lebih dapat diterima,
praktis, dan ekonomis jika perancang mengetahui tentang masalah, toleransi, dan ruang
gerak di lapangan. Dalam hal ini termasuk juga transportasi material ke lapangan
dengan truk atau kereta api, kondisi pekerja, dan peralatan dalam pelaksanaan.
Akhirnya perancang juga harus merancang dimensi yang tidak mengganggu
sistem mekanis struktur seperti sistem pipa, elektrikal, dan arsitektural.
1.15 Perancangan Ekonomis Elemen Struktur Baja
Perancangan elemen baja tidak hanya melibatkan perhitungan properti yang diperlukan
untuk mendukung beban dan pemilihan profil yang paling ringan, melainkan juga harus
mempertimbangkan berbagai faktor dibawah ini.
1. Perancang harus memilih profil baja. Balok baja, pelat, dan batang dengan dimensi
yang tidak lazim akan sulit dan mahal untuk diperoleh.
2. Anggapan salah yang sering dianut adalah profil yang paling ringan adalah yang
paling ekonomis. Suatu bangunan rangka yang dirancang berdasarkan profil yang
paling ringan akan menghasilkan jenis profil yang bervariasi dalam dimensi dan
bentuk. Usaha menyambung berbagai bentuk dan dimensi profil ini akan sangat sulit
dan biaya berdasarkan berat menjadi lebih tinggi. Akan lebih baik jika
dikelompokkan elemen yang hampir sama dimensinya dan gunakan profil yang
sama meskipun hal ini akan menyebabkan ‘overdesign’ pada beberapa elemen.
3. Balok yang dipilih untuk lantai gedung umumnya profil tinggi untuk mendapatkan
momen inersia dan tahanan terhadap momen yang besar. Tetapi dengan semakin
tingginya gedung, hal ini harus dimodifikasi. Sebagai ilustrasi tinjau bangunan 20
lantai dengan persyaratan tinggi bersih setiap lantai. Diasumsikan bahwa tinggi
balok dapat direduksi sebanyak 6 in (1524 mm). Harga profil balok akan lebih
mahal (mengapa?), tetapi terdapat pengurangan tinggi gedung sebesar 20 x 6 in =
120 in. atau 10 ft (3,05 m), sehingga akan menghemat dinding, tinggi elevator ,
tinggi kolom, plambing, elektrikal, dan pondasi.
4. Biaya pelaksanaan dan pabrikasi untuk balok baja struktur hampir sama, baik untuk
profil ringan maupun berat. Jadi jarak antar balok harus sejauh mungkin untuk
mengurangi jumlah balok yang harus dipasang dan dipabrikasi.
5. Baja struktur hanya perlu dicat jika diperlukan saja. Jika baja terbungkus beton,
tidak diperlukan pengecatan Baja juga perlu pelindung kebakaran.

BAB I
PENDAHULUAN
6. Lebih disukai untuk menggunakan profil yang sama berulang kali karena hal ini
dapat mengurangi gambar dan pekerjaan detail untuk mengurangi biaya pabrikasi
dan pelaksanaan.
7. Untuk penampang besar, khususnya profil built-up, perancang harus mencari
informasi mengenai masalah transportasi. Informasi tersebut adalah panjang dan
tinggi yang dapat diangkut dengan truk atau kereta api, jarak bersih jembatan dan
kabel listrik, dan beban maksimum yang dapat dipikul oleh jembatan. Untuk
membuat rangka atap menjadi satu kesatuan sangatlah memungkinkan, tetapi
apakah mungkin untuk membawanya ke lapangan dan memasangnya?
8. Profil yang dipilih harus mudah untuk dipasang dan mudah dirawat. Misalnya, harus
dimungkikan memberikan akses guna pemeliharaan dan pengecatan periodik.
9. Gedung seringkali dimuati juga oleh pipa, saluran, dll. Pemilihan profil harus
dilakukan sehingga sesuai dengan persyaratan untuk terpasangnya utilitas tersebut.
10. Elemen baja seringkali tidak diselubungi (ekspos) seperti pada jembatan dan
auditorium. Penampilan struktur seperti ini memerlukan pemilihan jenis
penampang.
Pertanyaan yang sering muncul adalah, bagaimana membuat perancangan struktur
baja yang ekonomis? Perancangan ekonomis akan didapat dicapai jika biaya pabrikasi
minimum.
1.16 Kegagalan Struktur
Mempelajari kegagalan struktur lebih penting dibandingkan mempelajari kesuksesan
masa lalu. Seorang perancang dengan pengalaman minim harus mengetahui dimana
harus diberikan perhatian khusus dan dari mana masukan harus dicari. Keruntuhan
struktur biasanya terjadi karena kurangnya perhatian pada detail, defleksi, masalah
pemasangan, dan penurunan pondasi. Umumnya perancang akan memilih profil dengan
dimensi dan kekuatan yang cukup. Jadi keruntuhan struktur jarang terjadi akibat
keruntuhan material, tetapi lebih banyak disebabkan oleh penggunaan yang tidak sesuai.
Kesalahan yang sering diperlihatkan oleh perancang adalah setelah mereka
merancang elemen struktur dengan baik, mereka melakukan pemilihan sambungan yang
tidak cukup. Bahkan mereka sering menyerahkan perancangan sambungan kepada juru
gambar. Kesalahan yang sering terjadi dalam desain sambungan adalah mengabaikan
sebagaian gaya yang bekerja pada sambungan seperti momen puntir. Dalam suatu
rangka, elemen hanya dirancang terhadap gaya aksial saja, tetapi sambungan dapat
menerima beban eksentris dan menghasilkan momen yang meningkatkan tegangan.
Tegangan sekunder ini seringkali begitu besar dan oleh karenanya harus diperhitungkan
dalam perancangan.
Salah satu sumber keruntuhan terjadi pada balok yang ditumpu pada dinding dan
tidak mendapat tumpuan atau angkur yang cukup. Jika balok semacam ini memikul
pelat atap dengan air hujan yang terkumpul, maka balok akan berdefleksi sehingga
menambah muatan air hujan, dst. Pada saat berdefleksi balok akan tertarik dari dinding
dan menyebabkan keruntuhan pada dinding atau terlepasnya balok dari dinding.
Perbedaan penurunan pondasi dapat menyebabkan keruntuhan struktur.
Umumnya penurunan pondasi tidak menyebabkan keruntuhan melainkan retak atau
berkurangnya kekuatan struktur. Secara teoritis, jika seluruh pondasi turun dengan besar

BAB I
PENDAHULUAN
yang sama, maka tidak akan terjadi perubahan tegangan. Tetapi biasanya perencana
tidak dapat pencegah penurunan, oleh kerena itu dalam mendesain strutkur harus
diperkirakan tegangan yang muncul akibat adanya perbedaan penurunan. Perbedaan
penurunan pondasi yang terjadi pada struktur tidak simetris akan menyebabkan variasi
tegangan yang sangat besar. Jika kondisi pondasi sangat buruk, maka sebaiknya dibuat
struktur statis tertentu sehingga perbedaan penurunan pondasi tidak menyebabkan
perubahan tegangan yang besar. Pada bagian lain akan dibahas bahwa kekuatan ultimate
baja hanya berubah sedikit akibat adanya perbedaan penurunan.
Jenis keruntuhan lain disebabkan oleh kurangnya perhatian pada defleksi, fatik
elemen, pengaku terhadap goyangan, getaran, dan kemungkinan terjadinya buckling
pada elemen tekan atau flens tekan dari balok. Struktur yang telah selesai dibangun
biasanya diperkaku dengan adanya lantai, dinding, sambungan, dan pengaku khusus,
tetapi pada saat pelaksanaan semua elemen pengaku tersebut belum terpasang. Untuk
itu, selama pelaksanaan perlu adanya pengaku sementara.
1.17 Penanganan (Handling) dan Pengiriman (Shipping) Baja Struktur
Berikut ini adalah aturan umum ukuran dan berat baja struktur yang dapat dipabrikasi di
bengkel, dikirimkan ke lapangan, dan dipasang.
1. Berat maksimum dan panjang yang dapat ditangani dibengkel dan di lapangan
adalah sekitar 90 ton dan 120 ft (37 m).
2. Elemen dengan tinggi 8 ft (2,4 m), lebar 8 ft (2,4 m), dan panjang 60 ft (18,3 m)
dapat dikirim dengan truk tanpa kesulitan (perhatikan persyaratan beban
maksimum sepanjang jalan yang akan dilalui oleh truk).
3. Untuk elemen dengan tinggi kurang dari 10 ft (3,05 m), lebar 8 ft (2,4 m),
panjang 60 ft (18,3 m), dan berat 20 ton maka tidak ada masalah dengan
pengangkutan kereta api.
1.18 Ketepatan Perhitungan
Perlu disadari bahwa perancangan suatu struktur bukanlah ilmu yang eksak. Penyebab
dari hal ini telah disebutkan sebelumnya yaitu: asumsi dalam metoda analisa, variasi
kekuatan material, beban maksimum yang hanya dapat diperkirakan. Sebagai contoh
sederhana untuk masalah pembebanan adalah dapatkah kita menghitung beban yang
bekerja per meter persegi pada gedung ini dengan toleransi 10% terhadap beban yang
digunakan dalam rancangan?
1.19 Pengaruh Komputer Pada Perancangan Struktur Baja
Dengan tersedianya personal komputer telah mengubah cara analisis dan perancangan
struktur baja. Hampir disemua pendidikan teknik, komputer digunakan untuk
menganalisa masalah struktur. Banyak perhitungan yang harus dilakukan dalam
perancangan baja dan umumnya merupakan kegiatan berulang yang memakan waktu
lama. Dengan bantuan komputer, perhitungan yang dilakukan oleh perancang dapat
dipersingkat sehingga perancang dapat mempertimbangkan rancangan alternatif
lainnya.

BAB I
PENDAHULUAN
Secara teoritis, komputer dapat membantu perancangan dalam melakukan
alternatif rancangan dalam waktu yang lebih singkat. Meskipun dapat meningkatkan
produktivitas rancangan, tetapi dengan kehadiran komputer pulalah maka perancang
dapat kehilangan ‘rasa’ yang sangat diperlukan dalam analisis.

BAB II
PERATURAN, BEBAN, DAN METODE PERANCANGAN
Perancangan Struktur Gedung Metode LRFD – Elemen Aksial 24
Pengenalan, penggunaan peraturan pembebanan yang berlaku saat ini di Indonesia dan
pengenalan metode perancangan struktur baja.
Agar mahasiswa mempunyai kompetensi untuk menerapkan peraturan pembebanan
untuk gedung yang berlaku di Indonesia serta memahami konsep dasar perancangan
struktur baja untuk gedung khususnya metode Load and Resistance Factor Design
(LRFD)

BAB II
2.1 Peraturan Untuk Gedung
Rancangan struktur pada umumnya dikontrol oleh peraturan. Meskipun kontrol ini tidak
terlalu ketat, perancang teknik akan merujuk kepada peraturan sebagai pedoman.
Terlepas dari banyaknya pengalaman perancang teknik, tidak mungkin untuk mencakup
seluruh situasi yang akan dihadapi dalam bidang perancangan untuk pekerjaan lain.
Sebagian perancang teknik beranggapan bahwa peraturan akan membuat mereka
tidak kreatif. Hal yang penting adalah peraturan dibuat tidak untuk membatasi
perancang teknik melainkan untuk melindungi publik.
Sebanyak apapun peraturan yang dibuat, tidak mungkin mencakup semua situasi
yang ada dilapangan, sehingga baik dengan atau tanpa peraturan, tanggungjawab untuk
suatu rancangan struktur yang aman ada pada perancang teknik.
2.2 Beban
Salah satu kesulitan yang dihadapi perancang teknik adalah memperhitungkan dengan
tepat beban yang akan bekerja pada struktur. Setelah langkah tersebut, perancang teknik
masih harus menentukan kombinasi beban yang paling menentukan. Misalnya, suatu
gedung apakah harus dirancang berdasarkan beban mati, hidup, angin, dan gempa yang
dianggap bekerja pada waktu yang bersamaan atau dengan kombinasi yang lebih
sedikit?
Paragraf berikut ini akan menjelaskan tipe beban meskipun tidak dibahas secara
detail karena detail jenis pembebanan dapat dilihat pada peraturan. Pada intinya beban
dibagi menjadi dua yaitu beban mati dan beban hidup.
2.3 Beban Mati
Beban mati adalah beban dengan besar yang konstan dan berada pada posisi yang sama
setiap saat. Beban ini terdiri dari berat sendiri struktur dan beban lain yang melekat pada
struktur secara permanen. Termasuk dalam beban mati adalah berat rangka, dinding,
lantai, atap, plambing, dll.
Untuk menrancang tentunya beban mati ini harus diperhitungkan untuk
digunakan dalam analisa. Dimensi dan berat elemen struktur tidak diketahui sebelum
analisa struktur selesai dilakukan. Berat yang ditentukan dari analisa struktur harus
dibandingkan dengan berat perkiraan semula. Jika perbedaannya besar, perlu dilakukan
analisa ulang dengan menggunakan perkiraan berat yang lebih baik.
Berat beberapa material yang biasa digunakan dalam struktur dalam dilihat
dalam Peraturan Muatan Indonesia SNI 03-1727-1989. Untuk material khusus, biasanya
produsen telah memberikan data berat material berikut dimensi dan karakteristiknya.
2.4 Beban Hidup
Beban hidup adalah beban yang besar dan posisinya dapat berubah-ubah. Beban hidup
yang dapat bergerak dengan tenaganya sendiri disebut beban bergerak, seperti
kendaraan, manusia, dan keran (crane). Sedangkan beban yang dapat dipindahkan
antara lain furniture, material dalam gudang, dll. Jenis beban hidup lain adalah angin,

BAB II
hujan, ledakan, gempa, tekanan tanah, tekanan air, perubahan temperatur, dan beban
yang disebabkan oleh pelaksanaan konstruksi.
2.5 Pemilihan Beban Rencana
Untuk membantu perancang teknik dalam memperhitungkan besar beban hidup,
Peraturan Muatan Indonesia dan Peraturan Gempa Indonesia telah memberikan
pedoman berdasarkan data lapangan. Untuk kasus khusus misalnya bangunan tertentu
dengan beban yang tidak lazim, peraturan tersebut tidak mencakupnya, sehingga dalam
merancang harus didasarkan pada informasi yang didapatkan dari keinginan pemilik
bangunan sesuai dengan peruntukannya. Perlu diketahui bahwa peraturan pembebanan
Indonesia hingga hari masih dalam proses pembuatan yang menadopsi dari ASCE-07
2005 dan diharapkan akan dikonsensuskan secara nasional pada bulan Oktober 2009.
2.6 Metoda Perancangan Elastis dan Plastis
Umumnya, pada masa lalu dan juga sekarang struktur dirancang dengan metoda
perancangan elastis. Perancang teknik menghitung beban kerja atau beban yang akan
dipikul oleh struktur dan dimensi elemen didasarkan pada tegangan ijin. Tegangan ijin
ini merupakan fraksi dari tegangan leleh. Meskipun kata ‘metoda elastis’ lebih sering
digunakan untuk menjelaskan metoda ini, tetapi lebih tepat dikatakan perancangan
berdasarkan beban kerja (allowable-stress design atau perancangan berdasarkan
tegangan kerja). Banyak peraturan sebenarnya didasarkan pada perilaku kekuatan batas
dan bukan perilaku elastis.
Daktilitas baja telah ditunjukkan dapat memberikan kekuatan cadangan dan
merupakan dasar dari perancangan plastis. Dalam metoda ini beban kerja dihitung dan
dikalikan dengan faktor tertentu atau faktor keamanan, kemudian elemen struktur
dirancang berdasarkan kekuatan runtuh. Nama lain dari metoda ini adalah perancangan
batas (limit design) dan perancangan runtuh (collapse design).
Telah diketahui secara luas bahwa bagian terbesar dari kurva tegangan-regangan
baja berada diatas batas elastis. Hasil uji juga menunjukkan bahwa baja dapat menahan
beban diatas tegangan leleh, dan jika mendapat beban berlebih, struktur statis tak tentu
dapat mendistribusikan beban yang bekerja karena adanya sifat daktil baja. Berdasarkan
hal tersebut muncul berbagai usulan perancangan plastis dan memang tidak diragukan
bahwa untuk struktur tertentu, perancangan plastis akan memberikan penggunaan baja
yang lebih ekonomis dibandingkan perancangan elastis.
2.7 Load and Resistance Factor Design
SNI 03-1729-2002 mengkombinasikan perhitungan kekuatan batas (ultimate) dengan
kemampuan layan dan teori kemungkinan untuk keamanan yang disebut juga metode
Load and Resistance Factor Design - LRFD. Dalam metoda LRFD terdapat beberapa
prosedur perencanaan dan biasa disebut perancangan kekuatan batas, perancangan
plastis, perancangan limit, atau perancangan keruntuhan (collapse design).
LRFD didasarkan pada filosofi kondisi batas (limit state). Istilah kondisi batas
digunakan untuk menjelaskan kondisi dari suatu struktur atau bagian dari suatu struktur

BAB II
tidak lagi melakukan fungsinya. Ada dua kategori dalam kondisi batas, yaitu batas
kekuatan dan batas layan (serviceability).
Kondisi kekuatan batas (strength limit state) didasarkan pada keamanan atau
kapasitas daya dukung beban dari struktur termasuk kekuatan plastis, tekuk (buckling),
hancur, fatik, guling, dll.
Kondisi batas layan (serviceability limit state) berhubungan dengan performansi
(unjuk kerja) struktur dibawah beban normal dan berhubungan dengan hunian struktur
yaitu defleksi yang berlebihan, gelincir, vibrasi, retak, dan deteriorasi.
Struktur tidak hanya harus mampu mendukung beban rencana atau beban
ultimate, tetapi juga beban servis/layan sebagaimana yang disyaratkan pemakai gedung.
Misalnya suatu gedung tinggi harus dirancang sehingga goyangan akibat angin tidak
terlalu besar yang dapat menyebabkan ketidaknyamanan, takut atau sakit. Dari sisi
kondisi batas kekuatan, rangka gedung tersebut harus dirancang supaya aman menahan
beban ultimate yang terjadi akibat adanya angin besar 50-tahunan, meskipun boleh
terjadi kerusakan kecil pada bangunan dan pengguna merasakan ketidaknyamanan.
Metode LRFD mengkosentrasikan pada persyaratan khusus dalam kondisi batas
kekuatan dan memberikan keluasaan pada perancang teknik untuk menentukan sendiri
batas layannya. Ini tidak berarti bahwa kondisi batas layan tidak penting, tetapi selama
ini hal yang paling penting (sebagaimana halnya pada semua peraturan untuk gedung)
adalah nyawa dan harta benda publik. Akibatnya keamanan publik tidak dapat
diserahkan kepada perancang teknik sendiri.
Dalam LRFD, beban kerja atau beban layan (Qi) dikalikan dengan faktor beban
atau faktor keamanan (λi) hampir selalu lebih besar dari 1,0 dan dalam perancangan
digunakan ‘beban terfaktor’. Besar faktor bervariasi tergantung tipe dan kombinasi
pembebanan sebagaimana akan dibahas dalam sub bab berikutnya.
Struktur direncanakan mempunyai cukup kekuatan ultimate untuk mendukung
beban terfaktor. Kekuatan ini dianggap sama dengan kekuatan nominal atau kekuatan
teoritis dari elemen struktur (Rn
nii RQ φλ ≤∑
) yang dikalikan dengan suatu faktor resistansi atau
faktor overcapacity (φ) yang umumnya lebih kecil dari 1,0. Faktor resistansi ini dipakai
untuk memperhitungkan ketidak pastian dalam kekuatan material, dimensi, dan
pelaksanaan. Faktor resistansi juga telah disesuaikan untuk memastikan keseragaman
reliabilitas dalam perancangan sebagaimana dijelaskan dalam Sub Bab 2.9.
Sebagaimana disebutkan dalam Pasal 6.3 SNI 03-1729-2002, untuk suatu
elemen, penjelasan paragraf diatas dapat diringkas menjadi: (Jumlah faktor perkalian
beban dan faktor beban) ≤ (faktor resistansi)(kekuatan/resistansi nominal) yang secara
konseptual diberikan dalam Gambar 2.1.
(2.1)
Ruas sebelah kiri dari Pers. (2.1) menyatakan pengaruh beban pada struktur
sedangkan ruas sebelah kanan menyatakan ketahanan atau kapasitas dari elemen
struktur.

BAB II
Gambar 2.1 Konsep Perancangan Struktur Baja
2.8 Faktor Beban
Tujuan dari faktor beban adalah untuk menaikkan nilai beban akibat ketidakpastian
dalam menghitung besar beban mati dan beban hidup. Misalnya, berapa besar ketelitian
yang dapat anda lakukan dalam menghitung beban angin yang bekerja pada gedung
perkuliahan atau rumah anda sendiri?
Nilai faktor beban yang digunakan untuk beban mati lebih kecil dari pada untuk
beban hidup karena perancang teknik dapat menentukan dengan lebih pasti besar beban
mati dibandingkan dengan beban hidup. Beban yang berada pada tempatnya untuk
waktu yang lama variasi besar bebannya akan lebih kecil, sedangkan untuk beban yang
bekerja pada waktu relatif pendek akan mempunyai variasi yang besar. Prosedur dalam
LRFD akan membuat perancang teknik lebih menyadari variasi beban yang akan
bekerja pada struktur dibandingkan jika perancangan dilakukan dengan metode
perancangan tegangan ijin (Allowable Stress Design – ASD).
Kombinasi beban yang ditinjau di bawah ini didasarkan pada Pasal 6.2.2 SNI
03-1729-2002. Dalam persamaan ini: D adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat
kostruksi permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan
peralatan layan tetap; L adalah beban hidup dari pengguna gedung dan beban bergerak
didalamnya, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, air
hujan, dll; La adalah beban hidup atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja,
peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak;
H adalah beban hujan tidak termasuk genangan air hujan (ponding); E adalah beban
gempa yang ditentukan menurut SNI 03-1726-2002 atau penggantinya. U menyatakan
beban ultimate.
U = 1,4D (2.2)
U = 1,2D + 1,6L + 0,5(La atau H) (2.3)
Beban kejut hanya ada pada kombinasi beban kedua Pers. (2.2) di atas. Jika
terdapat beban angin dan gempa, maka kombinasi beban berikut harus digunakan:
U = 1,2D + 1,6(La atau H) + (0,5L atau 0,8W) (2.4)
U = 1,2D + 1,3W + 0,5L + 0,5(Lr atau H) (2.5)
U = 1,2D ± 1,0E + 0,5L (2.6)

BAB II
Dalam kelompok kombinasi diatas, beban kejut cukup ditinjau dengan Pers.
(2.4). Untuk bangunan garasi, gedung untuk kepentingan umum, atau gedung lain
dengan beban hidup melampaui 5 kPa (500 kg/m2
), maka faktor beban L pada Pers.
(2.3), (2.4), dan (2.5) sama dengan 1,0 sehingga persamaan menjadi:
U = 1,2D + 1,6(Lr atau H) + (1,0L atau 0,8W) (2.7)
U = 1,2D + 1,3W + 1,0L + 0,5(Lr atau H) (2.8)
U = 1,2D ± 1,0E + 1,0L (2.9)
Untuk memperhitungan kemungkinan adanya gaya ke atas (uplift), maka LRFD
memberikan kombinasi beban lain. Kondisi ini mencakup kasus dimana gaya tarik
muncul akibat adanya momen guling. Hal ini akan menentukan pada gedung tinggkat
tinggi dengan gaya lateral yang besar. Dalam kombinasi ini beban mati direduksi 10%
untuk mencegah estimasi berlebih (overestimate).
Kemungkinan gaya angin dan gempa mempunyai tanda minus atau positif hanya
perlu ditinjau pada Pers. (2.10) di bawah ini. Jadi dalam persamaan sebelumnya, tanda
untuk W dan E mempunyai tanda yang sama dengan suku lain dalam persamaan
tersebut.
U = 0,9D ± (1,3W atau 1,0E) (2.10)
Besar beban (D, L, La
Contoh 2.1
, dll) harus mengacu pada peraturan muatan. Beban hidup
rencana untuk lantai yang luas, bangunan tingkat tinggi, dll dapat direduksi.
Contoh 2.1 s.d. 2.3 memberikan ilustrasi perhitungan faktor beban dengan
menggunakan kombinasi dalam LRFD. Nilai yang terbesar dari nilai tersebut disebut
sebagai beban kritis atau beban yang menentukan untuk digunakan dalam perancangan.
Suatu lantai disokong oleh balok IWF100x100x17,2 dengan jarak 2,4 m. Beban lantai
adalah beban mati 244 kg/m2
dan beban hidup 390 kg/m2
. Tentukan beban kritis dalam
kg/m yang harus dipikul oleh balok.
Solusi:
Setiap meter balok harus memikul beban mati pada daerah seluas: 2,4 x 1 m = 2,4 m2
Jadi beban terfaktor kritis = 2221 kg/m
.
D = 17,2 + (2,4)(244) = 602,8 kg/m
L = (2,4)(390) = 936 kg/m
Hitung beban terfaktor, hanya beban D dan L yang harus dipikul oleh balok, jadi
hanya perlu menggunakan Pers. (2.2) dan (2.3).
U = (1,4)(602.8) = 844 lbs/ft (2.2)
U = (1,2)(602.8) + (1,6)(936) = 2221 kg/m  menentukan (2.3)
Contoh 2.2
Suatu lantai disokong oleh balok IWF 100x100x17,2 dengan jarak 2,75 m. Beban lantai
adalah beban mati 195 kg/m2
, beban air hujan 146 kg/m2
, dan beban angin 98 kg/m2
.
Tentukan beban kritis dalam kg/m yang harus dipikul oleh balok.

BAB II
Solusi:
D = 17,2 + (2,75)(195) = 553,5 kg/m
L = 0
La
Jadi beban terfaktor kritis = 1523 kg/m
atau H = (2,75)(146) = 401,5 kg/m
W = (2,75)(98) = 270 kg/m
Substitusi ke dalam kombinasi beban LRFD:
U = (1,4)(553,5) = 775 kg/m (2.2)
U = (1,2)(553,5) + 0 + (0,5)(401,5) = 865 kg/m (2.3)
U = (1,2)(553,5) + (1,6)(401,5) + (0,8)(270) = 1523 kg/m menentukan (2.4)
U = (1,2)(553,5) + (1,3)(270) + (0,5)(401,5) = 1216 kg/m (2.5)
U = (1,2)(553,5) + 0 + (0,2)(401,5) = 745 kg/m (2.6)
U = (0,9)(553,3) ± (1,3)(270) = 849 atau 147 kg/m (2.7)
Contoh 2.3
Berbagai beban aksial pada suatu kolom telah dihitung yaitu: beban mati = 91 ton,
beban dari atap = 23 ton (beban hidup), beban hidup lantai (setelah direduksi karena
untuk luas lantai yang besar dan bangunan tinggi) = 114 ton, angin = 36 ton, dan gempa
= 27 ton. Tentukan beban rencana kritis dengan menggunakan keenam kombinasi beban
LRFD.
Solusi:
U = (1,4)(91) = 127 ton (2.2)
U = (1,2)(91) + (1,6)(114) + (0,5)(23) = 303 ton menentukan (2.3)
U = (1,2)(91) + (1,6)(23) + (0,5)(114) = 203 ton (2.4(a))
U = (1,2)(91) + (1,6)(23) + (0,8)(36) = 175 ton (2.4(b))
U = (1,2)(91) + (1,3)(36) + (0,5)(114) + (0,5)(23) = 225 ton (2.5)
U = (1,2)(91) ± (1,0)(27) + (0,5)(114) = 193 atau 139 ton (2.6)
U = (0,9)(91) ± (1,3)(36) = 129 atau 35 ton (2.7(a))
U = (0,9)(91) ± (1,0)(27) = 109 atau 55 ton (2.7(b))
Jadi beban terfaktor kritis = 303 ton
2.9 Faktor Resistansi atau Faktor Reduksi
Untuk menentukan kekuatan ultimate suatu struktur dengan tepat, perlu
memperhitungkan ketidakpastian kekuatan material, dimensi, dan pelaksanaan. Dengan
suatu faktor resistansi, perancang teknik berusaha menunjukkan bahwa kekuatan suatu
elemen tidak dapat dihitung dengan tepat karena ketidaksempurnaan dalam teori, variasi
dalam sifat material, dan ketidaksempurnaan dimensi elemen.
Hal ini dilakukan dengan mengalikan kekuatan ultimate teoritis (disebut juga
kekuatan nominal) dari setiap elemen dengan faktor resistansi atau faktor reduksi atau
faktor overkapasitas (kapasitas lebih) φ, yang hampir selalu lebih kecil dari 1,0. Nilai

BAB II
tersebut adalah 0,85 untuk kolom, 0,75 atau 0,90 untuk batang tarik, 0,90 untuk balok
dengan beban momen dan geser, dll.
Beberapa nilai faktor resistansi dari SNI 03-1729-2002 Tabel 6.4-2 dituliskan
kembali dalam Tabel 2.1. Sebagian istilah dalam tabel tersebut akan dibahas kemudian.
2.10 Besar Beban dan Faktor Resistansi
Sebagian dari perancang teknik mungkin akan berpendapat bahwa tidaklah ekonomis
untuk merancang struktur dengan faktor beban yang begitu tinggi dan faktor resistansi
yang kecil. Tetapi karena begitu besarnya ketidakpastian maka hal tersebut diperlukan.
Diantara ketidakpastian itu adalah:
1. Kekuatan material akan mempunyai karakteristik yang berbeda dari yang
diasumsikan dan hal itu akan bertambah dengan adanya rangkak, korosi, dan
fatik.
2. Dalam metoda analisa seringkali terjadi kesalahan yang cukup besar.
3. Gaya yang berasal dari alam sulit untuk diprediksi, seperti gempa.
4. Tegangan yang ditimbulkan selama proses pabrikasi dan pelaksanaan seringkali
begitu besar.
Pekerja di bengkel sering memperlakukan profil baja dengan tidak hati-hati,
misalnya menjatuhkan, menempa, menarik elemen pada suatu posisi untuk
pembautan. Hal ini dapat menyebabkan gaya yang disebabkan selama pabrikasi
dan pelaksanaan lebih besar dari pada saat konstruksi telah selesai. Lantai untuk
suatu ruangan mungkin direncanakan untuk memikul beban hidup bervariasi
dari 195 s.d. 390 kg/m2
, tetapi selama pelaksanaan konstruksi kontraktor
menempatikan batu bata ditumpuk setinggi 3,0 m sehingga menyebabkan beban
beberapa ratus kg/m2
5. Perubahan teknologi berpengaruh pada besar beban hidup. Misalnya karena dari
tahun ke tahun angin bertiup semakin kencang, maka peraturan juga
meningkatkan tekanan angin minimum yang harus digunakan dalam
perancangan.
.
Tabel 2.1 Faktor Reduksi (φ) untuk Keadaan Kekuatan Batas
Faktor Resistansi, φ Situasi
0,90
0,90
0,90
0,90
0,90
Komponen struktur yang memikul lentur:
• Balok
• Balok pelat berdinding penuh
• Pelat badan (web) yang memikul geser
• Pelat badan pada tumpuan
• Pengaku
0,85
0,85
Komponen struktur yang memikul gaya tekan aksial:
• Kuat penampang
• Kuat komponen struktur
0,90
0,75
Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial:
• Kuat tarik leleh
• Kuat tarik fraktur
0,90
0,90
Komponen struktur yang memikul aksi-aksi kombinasi:
• Kuat lentur atau geser
• Kuat tarik

BAB II
0,85 • Kuat tekan
0,85
0,60
0,85
0,90
Komponen struktur komposit:
• Kuat tekan
• Kuat tumpu beton
• Kuat lentur dengan distribusi tegangan plastis
• Kuat lentur dengan distribusi tegangan elastis
0,75
0,75
0,75
0,75
Sambungan baut:
• Baut yang memikul geser
• Baut yang memikul tarik
• Baut yang memikul kombinasi geser dan tarik
• Lapis yang memikul tumpu
0,90
0,75
0,75
Sambungan las:
• Las tumpul penetrasi penuh
• Las sudut dan las tumpul penetrasi sebagian.
• Las pengisi
6. Meskipun beban mati dapat diperkirakan dengan cukup teliti, tetapi tidak
demikian dengan beban hidup.
7. Ketidakpastian lain adalah tegangan residual dan konsentrasi tegangan, variasi
dimensi penampang profil, dll.
2.11 Reliabilitas dan Peraturan LRFD
Reliabilitas menyatakan perkiraan dalam persentase jumlah pengulangan bahwa
kekuatan struktur akan sama atau lebih dari beban maksimum yang bekerja pada
struktur selama masa layannya (misalnya 50 tahun).
Disini akan dijelaskan hal berikut:
1. Bagaimana LRFD mengembangkan prosedur untuk menentukan reliabilitas dari
perancangan yang diberikan.
2. Perancang teknik dapat menentukan persentase reliabilitas untuk situasi yang
berbeda.
3. Perancang teknik dapat menyesuaikan faktor resistansi φ untuk mendapatkan
persentase reliabilitas seperti yang telah ditetapkan dalam butir (2) di atas.
Misalnya seorang perancang teknik menyatakan bahwa hasil rancangannya
mempunyai reliabilitas 99,7% (ini adalah nilai pendekatan yang didapat dengan
perancangan LRFD). Ini mempunyai arti jika dia telah merancang 1000 struktur yang
berbeda, maka 3 diantaranya mungkin akan mengalami beban berlebih (overloaded) dan
mengalami kegagalan sebelum masa layan 50 tahun selesai. Hal ini jangan diartikan
bahwa 3 diantara bangunan tersebut akan runtuh dan rata dengan tanah serta tidak
berfungsi sama sekali.
Tiga bangunan dari 1000 tersebut belum tentu hancur tetapi bisa saja berada dalam
daerah plastis bahkan daerah strain hardening. Akibatnya jika beban berlebih maka
akan terjadi deformasi yang besar yang menimbulkan sedikit kerusakan pada struktur.
Untuk mempelajari hal ini, misalkan kita meninjau reliabilitas dari sejumlah
struktur rangka baja yang dirancang pada waktu yang berbeda dan dengan peraturan
yang berbeda pula. Kita akan menghitung resistansi atau kekuatan, R, dari setiap

BAB II
struktur dan begitu pula dengan beban maksimum, Q, yang diharapkan akan bekerja
pada struktur selama masa layan. Struktur akan aman jika R ≥ Q.
Nilai aktual dari R dan Q adalah variabel acak/random, maka tidak dapat
dikatakan 100% pasti bahwa R akan sama atau lebih besar dari Q untuk struktur
tertentu. Betapapun teliti perancangan dan pelaksanaan suatu struktur, akan selalu ada
kemungkinan kecil bahwa Q akan lebih besar dari R atau kondisi batas kekuatan akan
dilampaui. Tujuan dari peraturan LRFD adalah untuk membuat kemungkin ini sekecil
mungkin dan dengan persentase yang konsistensi.
Jadi besar resistansi dan beban adalah tidak pasti. Jika digambarkan kurva R/Q
untuk sejumlah struktur maka hasilnya adalah kurva probabilitas berbentuk bel dengan
nilai rata-rata Rm dan Qm
Gambar 2.2 Definisi dari Indeks Reliabilitas β
Untuk memudahkan, kurva digambarkan secara logaritmik seperti pada Gambar
2.2. Perlu diingat bahwa ln dari 1,0 adalah 0 dan jika ln R/Q < 0 berarti kondisi batas
kekuatan telah dilampaui. Kondisi ini dinyatakan dengan kurva yang berarsir. Cara lain
untuk mengekspresikan hal ini adalah semakin besar deviasi standar, semakin besar
reliabilitas. Dalam gambar nilai deviasi standar dinyatakan dengan β dan disebut indeks
reliabilitas.
Meskipun nilai yang pasti dari R dan Q tidak diketahui dengan baik, suatu rumus
untuk mendapatkan β telah didapat, yaitu
dan standar deviasi. Jika R < Q maka kondisi batas kekuatan
akan dilampaui dan terjadi keruntuhan.
( )
22
/ln
QR
mm
VV
QR
+
=β (2.11)

BAB II
Dalam rumus diatas, Rm dan Qm adalah rata-rata resistansi dan beban, sedangkan
VR dan QR
1. β = 3,00 untuk elemen akibat beban gravitasi.
adalah koefisien variasi.
Berdasarkan perhitungan reliabilitas yang dijelaskan diatas, standar/peraturan
memutuskan untuk menggunakan nilai β yang konsisten sebagai berikut:
2. β = 4,50 untuk sambungan. (Nilai ini menunjukkan bahwa sambungan harus
lebih kuat dibandingkan dengan elemen yang disambung).
3. β = 2,5 untuk elemen akibat beban gravitasi dan beban angin. (Nilai ini
menunjukkan bahwa faktor keamanan tidak harus sebesar akibat beban lateral
yang biasanya mempunyai durasi yang pendek).
4. β = 1,75 untuk elemen akibat beban gravitasi dan beban gempa.
Nilai φ disesuaikan sedemikian rupa sehingga nilai β yang ditentukan diatas bisa
diperoleh dalam perancangan. Hal ini menjadikan perancangan dengan LRFD akan
hampir selalu memberikan hasil yang sama dengan metoda ASD jika rasio beban hidup
terhadap beban mati adalah 3.
2.12 Kelebihan LRFD
Pertanyaan yang sering muncul adalah:”apakah LRFD akan lebih menghemat
dibandingkan dengan ASD?” Jawabannya adalah mungkin benar, terutama jika beban
hidup lebih kecil dibandingkan beban mati.
Perlu dicatat bahwa tujuan adanya LRFD bukanlah mendapatkan penghematan
melainkan untuk memberikan reliabilitas yang seragam untuk semua struktur baja.
Dalam ASD faktor keamanan sama
Kumpulan Soal
diberikan pada beban mati dan beban hidup,
sedangkan pada LRFD faktor keamanan atau faktor beban yang lebih kecil diberikan
untuk beban mati karena beban mati dapat ditentukan dengan lebih pasti dibandingkan
beban hidup. Akibatnya perbandingan berat yang dihasilkan dari ASD dan LRFD akan
tergantung pada rasio beban hidup terhadap beban mati.
Untuk gedung biasa rasio beban hidup terhadap beban mati sekitar 0,25 s.d. 4,0
atau sedikit lebih besar. Untuk bangunan baja tingkat rendah, perbandingan tersebut
akan sedikit diatas rentang ini. Dalam ASD kita menggunakan faktor keamanan yang
sama untuk beban mati dan beban hidup tanpa melihat rasio beban. Jadi dengan ASD
akan dihasilkan profil yang lebih berat dan faktor keamanan akan lebih naik dengan
berkurangnya rasio beban hidup terhadap beban mati.
Untuk rasio L/D lebih kecil dari 3, akan terdapat penghematan berat profil
berdasarkan LRFD atau sekitar 1/6 untuk elemen tarik dan kolom dan 1/10 untuk balok.
Sebaliknya jika rasio L/D sangat tinggi maka hampir tidak ada penambahan
penghematan berat baja yang dilakukan berdasarkan LRFD dibandingkan ASD.
2.1 Beberapa balok disusun dengan jarak 3,6 m dibawah pelat beton bertulang. Lantai
memikul beban mati D = 440 kg/m2
dan beban hidup L = 390 kg/m2
. Tentukan
beban merata terfaktor per meter yang dapat dipikul oleh balok.

BAB II
2.2 Suatu pelat atap memikul beban layan atau beban kerja: beban mati D = 100
kg/m2
, air hujan H = 150 kg/m2
, dan angin W = 100 kg/m2
. Hitung beban terfaktor
dalam kg/m2
yang harus digunakan dalam perancangan.
2.3 Suatu kolom memikul beban layan atau beban kerja: beban mati D = 23 ton, beban
hidup L = 18 t, dan beban angin tarik atau tekan W = 14 ton. Hitung kuat rencana
kolom.
2.4 Suatu kolom memikul beban layan atau beban kerja: beban mati D = 36 ton, beban
hidup L = 27 ton, beban hidup atap La = 9 ton, dan beban angin W = 25 ton.
Hitung kuat rencana kolom.
2.5 Suatu balok-kolom memikul beban layan atau beban kerja aksial dan momen:
beban mati D = 36 ton, beban hidup L = 4,5 ton, MD = 2,5 ton-m dan ML = 1,1
ton-m. Hitung beban aksial dan momen yang harus digunakan dalam perancangan.
2.6 Suatu kolom memikul beban layan atau beban kerja aksial: beban mati D = 27 ton,
beban hidup L = 20 ton, beban hidup atap La = 7 ton, dan beban angin W = 18
ton. Hitung kuat rencana kolom.
2.7 Suatu kolom memikul beban layan atau beban kerja aksial: beban mati D = 91 ton,
beban hidup L = 68 ton, beban hidup atap La = 11,5 ton, beban angin W = 45 ton,
dan E = 18 ton. Hitung beban terfaktor kritis untuk merancang kolom tersebut.

BAB III
ANALISIS BATANG TARIK
Memberikan pengenalan dilanjutkan dengan pemahaman terhadap analisis batang tarik
dengan memperhatikan kajian teoritik dan penggunaan peraturan baja Indonesia yang
berlaku saat ini.
Memberikan pembekalan mahasiswa agar mempunyai kompetensi dalam menganalisa
batang tarik dengan memperhatikan pengaruh lubang baut untuk penerapannya pada
profil pelat, siku, kanal, dan I. Juga diberikan cara menganalisa profil terhadap geser
blok baik untuk sambungan baut maupun las.

BAB III
3.1 Pendahuluan
Batang tarik dapat dijumpai pada jembatan, rangka atap, tower, ikatan angin, sistem
pengaku, dll. Pemilihan penampang batang tarik sangat sederhana karena tidak ada
bahaya tekuk (buckling) sehingga untuk mendapat luas penampang yang diperlukan
cukup menghitung beban terfaktor yang dipikul oleh batang dibagi dengan tegangan
tarik rencana. Kemudian memilih profil sesuai dengan luas penampang yang
diperlukan.
Pemilihan tipe penampang batang yang digunakan lebih banyak dipengaruhi
oleh sambungan. Bentuk batang tarik yang paling sederhana adalah batang bulat, tetapi
sulit untuk disambungkan dengan struktur lain. Pada masa sekarang, batang bulat ini
tidak banyak dipakai kecuali pada sistem pengaku dan rangka atap ringan.
Ukuran batang bulat yang ada mempunyai kekakuan yang sangat kecil sehingga
mudah melentur akibat berat sendiri. Kesulitan lain dari penggunaan batang bulat
adalah dalam hal fabrikasi yang sesuai dengan ukuran panjang sehingga sulit dalam
instalasi.
Jika batang bulat digunakan dalam ikatan angin akan lebih baik jika diberikan
gaya tarik awal yang akan mengikat struktur lebih kuat sehingga mengurangi goyangan.
Untuk memberikan gaya tarik awal, batang bulat dibuat lebih pendek dari yang
diperlukan sekitar 1,6 mm untuk setiap 6,0 m panjang batang. Dengan demikian
tegangan awal yang dihasilkan sebesar
22-3
kN/m333,353)kN/m000000200)](0,6/(10x6,1[ === Ef ε . Cara lain
memberikan tegangan awal adalah dengan melengkapi batang bulat dengan sleeve nut
atau turnbucke seperti dijelaskan dalam Bagian 8 dari AISC-LRFD.
Pada awal penggunaan baja pada struktur, batang tarik terdiri dari batang bulat
dan kabel. Sekarang, batang tarik banyak terdiri dari penampang siku tunggal, siku
ganda, T, kanal, W, atau penampang ‘built-up’.
Batang tarik pada rangka atap untuk elemen non-struktural dapat menggunakan
siku tunggal dengan ukuran paling kecil 40x60x6, tetapi akan lebih baik (mengapa?)
jika digunakan siku ganda yang dipasang saling membelakangi dengan jarak tertentu
sebagai tempat pelat buhul untuk sambungan. Untuk siku ganda seperti ini, pada setiap
jarak 1,2 – 1,5 m, keduanya harus dihubungkan satu sama lain. Mengapa? Penampang T
sangat baik digunakan sebagai batang tarik untuk rangka dengan sambungan las karena
‘web’ (badan) dapat saling dihubungkan dengan mudah.
Untuk jembatan dan rangka atap yang besar, batang tarik dapat terdiri dari kanal,
penampang W atau S, atau ‘built up’ dari siku, kanal, dan pelat. Kanal tunggal sering
digunakan karena eksentrisitas (apa pengaruh eksentrisitas?) yang kecil dan mudah
disambung. Untuk berat yang sama, penampang W lebih kaku dibandingkan dengan
penampang S sehingga akan dijumlai sedikit kesulitan dalam penyambungan
penampang yang berlainan tingginya. Misalnya, W12x79, W12x72, dan W12x65
mempunyai tinggi yang berlainan (masing-masing 12,38 in., 12,25 in., dan 12,12 in.)
(314,5 mm, 311,2 mm, dan 307,8 mm), sedangkan penampang S mempunyai tinggi
nominal yang sama. Misalnya W12x50, S12x40,8 dan S12x35 mempunyai tinggi 12 in
(304,8 mm).
Meskipun penampang tunggal sedikit lebih ekonomis dibandingkan penampang
‘built up’, tetapi penampang ‘built up’ kadang-kadang digunakan jika perancang teknik
tidak mendapatkan luas penampang atau kekakuan yang dibutuhkan dari penampang

BAB III
tunggal. Jika digunakan penampang ‘built up’ maka penting untuk menyediakan ruang
kerja dan pengecatan.
Batang yang terdiri dari lebih satu penampang perlu diikat. Pelat pengikat (atau
batang pengikat) diletakan pada interval tertentu atau pelat berlubang dapat digunakan
untuk tujuan ini. Pelat ini berguna untuk mendistribusikan gaya dan menjaga rasio
kelangsingan masing-masing elemen penyusun dalam batas yang diijinkan selain untuk
memudahkan pelaksanaan batang ‘built up’. Batang tunggal yang panjang seperti siku
akan menyulitkan pelaksanaan karena fleksibel, tetapi akan lebih mudah untuk batang
tersusun 4-siku seperti dalam Gambar 3.1. Gambar tersebut juga memperlihatkan jenis
lain dari batang tarik. Pelat pengikat tidak boleh dianggap menambah luas efektif
penampang. Karena pelat pengikat (pelat kopel) secara teoritis tidak memikul gaya yang
ada dalam profil utama maka dimensinya biasa ditentukan oleh peraturan atau
berdasarkan pertimbangan perancang teknik. Pelat berlubang (perforated plate) sangat
efektif dalam menahan beban aksial.
Kabel baja dibuat dari baja campuran (alloy) yang dicetak secara ‘cold-drawn’
sesuai dengan diameter yang diinginkan. Hasilnya adalah kabel dengan kekuatan 200
s.d. 250 ksi (1380 s.d. 1724 MPa) yang sangat ekonomis untuk digunakan dalam
jembatan suspensi, kabel penopang atap, kereta gantung, dll.
Untuk memilih kabel biasanya perancang teknik harus mengacu pada katalog
pabrik pembuat yang memberikan informasi tegangan leleh dan dimensi kabel yang
diperlukan untuk gaya rencana.
Gambar 3.1 Tipe Batang Tarik
Batang
bulat
Profil
W atau S
Profil T Siku Pelat
Profil
Built-up
Siku
ganda Profil
box
Profil
box
Profil
Built-up
Profil
Built-up
Profil
Built-up
Batang
bulat
Profil
W atau S
Profil T Siku Pelat
Profil
Built-up
Siku
ganda Profil
box
Profil
box
Profil
Built-up
Profil
Built-up
Profil
Built-up

BAB III
3.2 Kuat Rencana Batang Tarik
Suatu batang tarik dari baja daktil tanpa lubang atau ulir dapat menahan beban hancur
lebih besar dari luas penampang bruto, Ag, dikalikan tegangan lelehnya. Hal ini
disebabkan adanya strain hardening. Suatu batang tarik yang dibebani hingga mencapai
strain hardening akan memanjang cukup besar sebelum terjadi keruntuhan. Hal ini
merupakan suatu kelebihan dan sekaligus kekurangan karena deformasi yang besar
dapat menyebabkan keruntuhan elemen dan struktur.
Untuk batang tarik dengan lubang, kemungkinan keruntuhan akan terjadi pada
penampang netto yang melalui lubang. Beban runtuh ini bisa jauh lebih kecil dari beban
yang diperlukan untuk membuat penampang bruto (tidak melalui lubang) untuk
meleleh. Perlu disadari bahwa bagian dari batang yang berlubang biasanya lebih pendek
dibandingkan panjang batangnya. Meskipun strain hardening bisa dicapai dengan cepat
pada bagian penampang netto dari suatu batang, kelelehan tidak selalu merupakan
kondisi batas yang menentukan, oleh karena itu perubahan panjang akibat leleh pada
bagian kecil dari batang ini dapat diabaikan.
Akibat dari penjelasan diatas, SNI 03-1729-2002 menyatakan bahwa kekuatan
rancangan dari suatu batang tarik, φt Nn
 Untuk kondisi batas kelelehan pada penampang bruto (dimaksudkan untuk
mencegah pertambahan panjang batang yang berlebihan)
, adalah nilai terkecil dari dua persamaan
dibawah ini.
Nn = Fy Ag (SNI Pers. 10.1.1-2a) (3.1)
Nu = φt Fy Ag dengan φt
 Untuk keruntuhan penampang netto pada lubang baut atau rivet
= 0,90
Nn = Fu Ae (SNI Pers. 10.1.1-2b) (3.2)
Nu = φt Fu Ae dengan φt = 0,75
Dalam rumus diatas Fu adalah tegangan tarik ultimit/putus dan Ae adalah luas
netto efektif yang dianggap menahan gaya tarik pada penampang yang melalui lubang.
Luas penampang netto efektif bisa lebih kecil dari luas penampang netto aktual, An,
karena adanya konsentrasi tegangan dan faktor lain yang akan dijelaskan kemudian.
(Lihat Tabel 5.3 dalam SNI untuk nilai Fy dan Fu, dan dalam buku ini diberikan dalam
Tabel 1.2).
Kuat rencana yang dibahas disini tidak berlaku untuk batang bulat berulir atau
elemen dengan lubang sendi seperti ‘eyebar’. Topik ini akan dibahas pada Sub Bab 4.3
dan 4.4.
Fluktuasi tegangan biasanya bukan masalah dalam gedung karena perubahan
beban jarang terjadi dan menghasilkan variasi tegangan yang kecil. Beban angin dan
gempa tidak sering terjadi sehingga tidak ditinjau dalam desain terhadap fatik. Tetapi
jika terdapat tegangan bolak-balik yang cukup sering terjadi maka fatik harus
diperhitungkan. Hal ini akan dibahas dalam Sub Bab 4.5.

BAB III
3.3 Luas Netto
Adanya lubang tentu saja akan menambah tegangan pada batang tarik meskipun lubang
tersebut terisi dengan baut. Tetapi masih ada pertentangan pendapat jika lubang diisi
oleh baut dengan pengencangan penuh. Selain luas baja untuk mendistribusikan
tegangan menjadi lebih kecil, juga akan terjadi konsentrasi tegangan sekitar sisi lubang.
Gaya tarik dianggap terdistribusi merata pada penampang netto, meskipun hasil
penelitian dengan fotoelastis menunjukkan bahwa intensitas tegangan sekitar sisi lubang
beberapa kali lipat tegangan diluar daerah lubang. Untuk material daktil, anggapan
distribusi merata dapat diterima jika material dibebani diatas titik leleh. Jika serat
disekitar lubang diberikan tegangan melampaui titik lelehnya, maka serat tersebut akan
leleh tanpa penambahan tegangan. Hal ini berarti terjadi redistribusi atau keseimbangan
tegangan. Pada beban batas (ultimate) anggapan distribusi tegangan seragam dapat
diterima. Batang tarik dengan lubang rivet atau baut yang terbuat dari material daktil
mempunyai kekuatan 1/5 sampai dengan 1/6 dari batang tarik yang sama tetapi terbuat
dari material getas. Dalam Bab 1 telah dijelaskan bahwa baja dapat kehilangan daktilitas
dan hancur secara getas. Kondisi ini dapat terjadi akibat beban fatik atau temperatur
yang rendah.
Pembahasan yang dilakukan disini hanya berlaku untuk elemen tarik akibat
beban statis. Jika elemen tarik mendapat beban bolak-balik yang menyebabkan fatik
maka harus diupayakan untuk mengurangi konsentrasi tegangan, misalnya pada titik
dengan perubahan luas penampang, sudut tajam, dll.
Luas penampang netto atau luas netto menyatakan luas penampang total
dikurangi dengan lubang, takikan, dll. Perlu disadari bahwa lubang yang dibuat untuk
keperluan rivet atau baut harus 1,0 mm lebih besar dari diameter baut. Sedangkan untuk
membuat lubang tersebut dianggap akan merusak lagi 1,0 mm, sehingga luas lubang
yang harus dikurang terhadap luas total adalah 2,0 mm) lebih besar dari diameter rivet
atau baut. Luas lubang yang harus dikurangi berbentuk segiempat dan sama dengan
diameter lubang dikalikan dengan tebal pelat baja. Hal ini disampaikan dalam SNI 03-
1729-2002 Pasal 17.3.6:
Diameter nominal dari suatu lubang yang sudah jadi, harus 2 mm lebih besar dari diameter
nominal baut untuk suatu baut yang diameternya tidak lebih 24 mm, dan maksimum 3 mm lebih
besar untuk baut dengan diameter lebih besar, kecuali untuk lubang pada pelat landas.
Untuk elemen baja dengan tebal lebih besar dari diameter baut akan sulit
dilubangi dan jika memungkinkan akan menyebabkan kerusakan disekitar lubang.
Contoh 3.1 memberikan ilustrasi penentuan luas netto dari pelat tarik.
Contoh 3.1
Tentukan luas netto dari pelat 10x200 mm dalam Gambar 3.2. Pelat dihubungkan
dengan dua baris baut berdiameter 19,0 mm.
Solusi:
Luas netto = (10)(200) – (2)(19+2)(10) = 1580 mm2


BAB III
Gambar 3.2 Pelat untuk Contoh 3.1
Sambungan elemen tarik harus dibuat supaya tidak terjadi eksentrisitas.
Pengecualian terhadap hal ini diberikan oleh peraturan AISC LRFD Specification untuk
sambungan baut dan las tertentu tetapi tidak akan dibahas dalam buku ini. Jika
sambungan konsentris memungkinkan maka dapat dianggap bahwa tegangan akan
merata pada penampang netto. Jika pada sambungan terjadi eksentrisitas, akan
dihasilkan momen yang menyebabkan tambahan tegangan (tegangan sekunder) dekat
sambungan. Sangatlah sulit untuk membuat susunan sambungan tanpa terjadi
eksentrisitas. Perancang teknik harus memperhitungkan pengaruh eksentrisitas, karena
tidak seluruh kondisi eksentrisitas dicakup oleh peraturan.
Beberapa elemen rangka yang bertemu pada satu titik, garis gayanya dianggap
menuju satu titik yaitu titik pertemuan elemen-elemen tersebut. Jika tidak, akan
terbentuk eksentrisitas dan terjadi tegangan sekunder. Pusat berat penampang dianggap
berimpit dengan pusat gaya pada elemen. Pada elemen simetris hal ini tidak akan
menimbulkan masalah karena pusat berat profil akan berimpit dengan pusat gaya, tetapi
pada profil tidak simetris hal ini menimbulkan masalah karena pusat berat tidak
berimpit dengan pusat gaya. Dalam prakteknya, diatur supaya garis ‘gage’ elemen-
elemen tersebut berkumpul pada satu titik. Jika suatu elemen terdiri lebih dari satu garis
‘gage’ maka dalam pendetailan harus digunakan salah satu garis ‘gage’ yang terdekat
dengan pusat berat. Gambar 3.3 memperlihatkan titik suatu rangka batang dengan
seluruh garis ‘gage’ melalui titik yang sama.
3.4 Pengaruh Lubang Selang-seling
Jika jumlah baris lubang baut atau rivet dalam elemen lebih dari satu, maka lebih
disukai untuk memasangnya dalam susunan zig-zag untuk mendapatkan luas netto
sebesar mungkin untuk menahan beban. Dalam Gambar 3.4(a) dan (b), batang tarik
diasumsikan akan runtuh melalui garis AB. Sedangkan dalam Gambar 3.4(c)
kemungkinan terjadinya keruntuhan dapat melalui garis ABE atau ABCD kecuali jika
jarak antar lubang cukup besar.

BAB III
Gambar 3.3 Sambungan Rangka Batang
Untuk menentukan luas netto kritis dalam Gambar 3.4(c), secara logika dapat
dipilih nilai terkecil dari: luas penampang melalui AE dikurangi dengan luas satu
lubang atau luas penampang melalui garis ABCD dikurangi dengan luas dua lubang,
tetapi cara ini salah! Pada garis diagonal BC terjadi kombinasi tegangan aksial dan
geser sehingga harus digunakan luas yang lebih kecil. Kekuatan elemen pada
penampang ABCD akan berada diantara kekuatan yang didapat dengan menggunakan
luas netto yang dihitung dengan mengurangi luas satu lubang dari penampang ABE dan
nilai yang dihitung dengan mengurangi luas dua luang dari penampang ABCD.
Gambar 3.4 Pengaruh Lubang pada Batang Tarik
Hasil uji pada sambungan menunjukkan bahwa hasil perhitungan dengan
rumusan teoritis yang cukup rumit tidak berbeda jauh dengan rumus empiris. Peraturan
AISC LRFD Specification (B2) dan juga SNI 03-1729-02 Pasal 10.2.1 menggunakan
2L
Garis melalui
pusat gravitasi
kelompok baut
Garis gage
2L
Garis melalui
pusat gravitasi
kelompok baut
Garis gage
NN
A
B
NN
A
B
NN
A
E
B
D
C
s
u
NN
A
B
NN
A
B
NN
A
E
B
D
C
s
u

BAB III
metoda yang sederhana untuk menghitung lebar netto elemen tarik pada penampang
zig-zag. Metoda ini menggunakan lebar bruto tanpa tergantung variasi garis keruntuhan
yang dapat terjadi dan dikurangi diameter lubang sepanjang pananpang zig-zag yang
ditinjau, kemudian untuk setiap sisi miring ditambah dengan s2
/4u.
Dalam ekpresi diatas, s adalah jarak longitudinal (pitch) antara dua lubang dan u
adalah jarak transversal (gage) antara lubang, seperti pada Gambar 3.4(c). Akan banyak
kemungkinan garis kritis yang harus dicoba untuk mendapatkan nilai yang terkecil.
Luas netto, An, didapat dengan mengalikan lebar netto dengan tebal pelat profil. Contoh
3.2 memberikan ilustrasi untuk menghitung luas netto suatu penampang dengan tiga
lubang baut. Untuk profil siku, gage adalah jumlah dari gage kedua kaki siku dikurangi
dengan tebal siku.
Lubang untuk baut atau rivet pada profil siku biasanya dilubangi pada jarak
tertentu. Lokasi ini atau gage tergantung pada panjang kaki dan jumlah baris baut. Tabel
3.1 yang diambil dari Bagian 9 AISC-LRFD memberikan nilai gage.
Tabel 3.1 Gage Untuk Siku, inci.
Kaki 8 7 6 5 4 3½ 3 2½ 2 1¾ 1½ 13
/8 1¼ 1
g
g1
g
4½
3
32
4
2½
3
3½
2¼
2½
3
2
1¾
2½ 2 1¾ 13
/ 18
1
/8 1 7/8 7/8 3/4 5/8
Menurut SNI 03-1729-2002 Pasal 13.1.10.3:
Untuk penampang seperti siku dengan lubang dalam kedua kaki, sg
( ) mm236
)76)(4(
)76(
21)3(280
2
=+−=ABCEF
diambil sebagai jumlah jarak
tepi ke tiap lubang, dikurangi tebal kaki.
Contoh 3.2.
Tentukan luas netto dari pelat setebal 13 mm yang diperlihatkan dalam Gambar 3.5.
Diameter baut yang digunakan adalah 19 mm.
Solusi:
Penampang kritis yang memungkinkan adalah: ABCD, ABCEF, atau ABEF. Diameter
lubang yang harus disediakan adalah 19 + 2 = 21 mm. Lebar netto untuk masing-masing
kasus adalah:
ABCD = 280 – (2)(21) = 238 mm
 menentukan
g1
g2
g
g1
g2
g
sg2
sg1
t
t
sg = sg1 + sg2 - t
sg2
sg1
tt
t
sg = sg1 + sg2 - t

BAB III
( ) mm248
)152)(4(
)76(
21)2(280
2
=+−=ABEF
Perlu dicatat bahwa pengecekan jalur ABEF hanya membuang waktu. Pada jalur ABCD
dan ABEF harus mengurangi dua lubang. Karena ABCD mempunyai jalur yang lebih
pendek maka jalur tersebut akan menentukan dibandingkan ABEF.
( ) 2
mm306813)236( ==nA 
Gambar 3.5 Pelat Berlubang untuk Contoh 3.2
Penentuan minimum pitch dari baut zig-zag untuk tujuan mendapatkan luas netto
ditunjukkan dalam Contoh 3.3.
Contoh 3.3
Tentukan picth yang memberikan luas netto DEFG sama dengan ABC untuk dua baris
lubang baut pada Gambar 3.6. Dengan kata lain, tentukan picth yang akan memberikan
luas netto sama dengan luas bruto dikurangi satu lubang. Diameter baut yang akan
digunakan 19 mm.
Solusi:
( ) mm13221)1(153 =−=ABC
( )
204
111
)51)(4(
21)2(153
22
ss
DEFG +=+−=
ABC = DEFG
204
111132
2
s
+=
s = 65,5 mm 
C
A
B
E
FD
s = 76 mm
66 mm
u = 76 mm
64 mm
u = 76 mm
280 mm
C
A
B
E
FD
s = 76 mm
66 mm
u = 76 mm
64 mm
u = 76 mm
280 mm

BAB I PENDAHULUAN

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Semelhante a BAB I PENDAHULUAN

Semelhante a BAB I PENDAHULUAN (20)

Último

Último (14)

BAB I PENDAHULUAN