Tutorial perhitungan struktur baja

Metode perhitungan struktur baja ini mengacu pada SNI 03-1729-2002.

Tipe – tipe Baja Struktural Beserta Propertiesnya

Jenis Baja	Tegangan putus minimum, fu (Mpa)	Tegangan leleh minimum, Fy (Mpa)	Peregangan Minimum (%)
BJ 34	340	210	22
BJ 37	370	240	20
BJ41	410	250	18
BJ 50	500	290	16
BJ 55	550	410	13

Perencanaan Struktur Baja yang memikul gaya tarik aksial

Simbol yang digunakan :

Nu = Gaya aksial ultimate (maksimum)

Nn = Gaya aksial nominal (gaya aksial ultimate yang telah dikalikan faktor koreksi)

Untuk memikul gaya aksial, ada 2 kondisi kritis yang menjadi acuan perhitungan, yaitu :

Kondisi Failure akibat kondisi leleh

Untuk kondisi ini, maka faktor koreksi yang digunakan adalah ɸ = 0.9 dan Nu =Ag.Fy, sehingga :

Nn = ɸ x Nu

Nn = 0.9 x Ag x Fy

Dimana : Ag = Luas kotor penampang Baja

Fy = Tegangan yield (leleh) baja.

Kondisi Failure akibat terjadinya Fraktur

Untuk kondisi ini, maka faktor koreksi yang digunakan adalah ɸ = 0.75 dan Nu =Ae.Fu sehingga :

Nn = ɸ x Nu

Nn = 0.75 x Ae x Fu

Dimana : Ae = Luas efektif penampang Baja

Fu = Tegangan ultimate baja.

Secara singkat, hitung saja nilai dari  kedua rumus di atas dan diambil nilai yang terkecil. Permasalahan yang mungkin timbul adalah bagaimana menentukan luas kotor dan luas efektif dari suatu penampang. Luas kotor dan luas efektif mungkin timbul bila pada penampang terdapat sambungan yang mengurangi luasan penampang, misal sambungan baut.

Luas Bruto (Kotor) Penampang Baja.

Yang dimaksud dengan luas kotor penampang baja adalah luasan penampang baja total tanpa memperhitungkan adanya pengurangan luas penampang akibat lubang baut.

Luas Efektif Penampang Baja.

Yang dimaksud dengan luas efektif penampang baja adalah luasan penampang baja dikurangi dengan luasan penampang lubang untuk baut.

Melakukan perhitungan luas efektif Baja bergantung pada jenis – jenis sambungannya. Sambungan yang dapat digunakan antara lain sambungan baut dan sambungan las. Namun pada prinsipnya luas penampang efektif, Ae , besarnya adalah luas penampang total, A , dikalikan dengan faktor reduksi, U. Atau secara matematis ditulis sebagai berikut :

Ae = A x U

Untuk Sambungan Baut :

Pada prinsipnya jika terdapat beberapa lubang baut pada pelat, kita harus memperkirakan bentuk patahan yang mungkin terjadi. Contoh kasusnya seperti ini :

patahan 1-2-3

Dari gambar di atas, ada tiga buah lubang baut yaitu lubang 1 ,lubang 2 dan lubang 3. Model patahan yang mungkin muncul adalah 1 – 3, atau 1 – 2 – 3 (perhatikan jalur patahannya).

Rumus umum yang digunakan untuk kasus semacam ini adalah :

Ae = Ag – n x d x t – Σ (s² x t/4u)

Untuk patahan 1 – 3, nilai s = 0 sehingga Ae = Ag – n x d x t.

Dimana : d adalah diameter lubang, t adalah tebal pelat dan n adalah banyaknya lubang baut.

Catatan : dalam SNI ditentukan bahwa luas total seluruh lubang baut tidak boleh melebihi 15% dari luas penampang utuh.

Untuk memahami darimana rumus ini diperoleh, kita harus mengamati penampang dari pelat tersebut. Bila digambarkan penampang pelat tersebut, kira-kira seperti ini :

Dari gambar penampang pelat di atas terlihat bahwa luas efektif pelat adalah luas kotor penampang baja dikurangi dengan luas lubang (daerah putus – putus, diasumsikan persegi panjang) yaitu sebesar n x d x t.

Untuk Sambungan Las (Welding)

Jika l > 2w, maka U = 1

Jika 2w > l > 1.5w, maka U = 0.87

Jika  1.5w > l > w, maka U = 0.75

Dimana l adalah panjang las dan w adalah lebar pelat.

Sekian tutorial singkat mengenai perhitungan kapasitas aksial (tarik) penampang Baja. Komentar dan kritik akan saya terima dengan terbuka

Untuk perhitungan baja, masih ada tentang kapasitas penampang untuk menerima gaya momen lentur, gaya tekan, dan kombinasi gaya. Untuk lebih jelasnya akan saya coba susun dalam tutorial berikutnya.

Salam,

Mordekhai Aruan