Modul 15 Struktur Baja I - Pengikat Struktural4 606n2k

MODUL PERKULIAHAN

Struktur Baja I Pengikat Struktural 4

Fakultas

Program Studi

Fakultas Teknik Perencanaan dan Desain

Teknik Sipil

Tatap Muka

15

Kode MK

Disusun Oleh

MK11052

Resi Aseanto, ST, MT

Abstract

Kompetensi

Matakuliah Struktur Baja I mengenai Perencanaan Struktur Baja.

Mahasiwa mampu memahami efisiensi, duktilitas, ketelitian, kehandalan dan adaptibilitas bahan baja untuk terapan tipe struktur/konstruksi dan memahami metode perhitungan konstruksi baja.

1

ALAT PENGIKAT STRUKTURAL (STRUCTURAL FASTENER)

10. Sambungan Dengan Las. Sambungan dengan menggunakan las, adalah suatu proses penyambungan bahan logam berdasarkan peleburan bahan dengan memanasinya hingga suhu yang tepat, dengan atau tanpa pemberian tekanan dan dengan atau tanpa pemakaian bahan pengisi. 1). Keuntungan dan manfaat sambungan las. a) Lebih murah bila dibandingkan dengan sambungan yang menggunakan baut atau paku keling. b) Pada jenis elemen struktur tertentu, dimana tidak dapat digunakan sambungan dengan baut/paku, maka digunakan sambungan las, misalnya pada elemen struktur berbentuk bundar, lihat Gbr.36. c) Dapat dikombinasikan dengan sambungan baut, lihat Gbr.37, dimana pelat penyambung dilas lebih dulu pada elemen balok sebelum elemen balok dihubungkan ke kolom dengan menggunakan sambungan baut. d) Dapat digunakan untuk membuat profil built up, lihat Modul 5 Sesi 1. e) Struktur yang disambung dengan las lebih kaku daripada baut/paku keling. f) Komponen struktur dapat tersambung secara kontinyu. g) Mudah untuk melakukan perobahan desain struktur. h) Tingkat kebisingan rendah.

Gambar 36 : Penyambungan elemen struktur berbentuk bundar dengan las. Sumber : AISC Presentation.

1

Baja siku penyambung di las

Gambar 37 : Baja siku penyambung di las pada elemen balok sebelum dilakukan erection. Sumber : AISC Presentation.

2). Jenis-Jenis Sambungan. Beberapa jenis sambungan yang sering ditemukan pada sambungan las, antara lain : a) Sambungan sebidang (butt t), sambungan ini umumnya dipakai untuk pelat-pelat datar dengan ketebalan sama atau hampir sama. Keuntungan sambungan jenis ini adalah tidak adanya gaya eksentrisitas, karena sumbu kedua batang yang disambung berimpit, Gbr.38.(a). b) Sambungan lewatan (lap t), jenis sambungan ini paling banyak ditemukan karena sambungan jenis ini mudah disesuaikan dengan keadaan di lapangan, dan penyambungannya relatif lebih mudah. Cocok untuk ketebalan berbeda, Gbr.38.(b). c) Sambungan tegak (tee t), jenis sambungan ini banyak dipakai terutama untuk membuat penampang bulit up gelagar berbentuk I, pengaku (stiffener) pada gelagar, Grb.38.(c). d) Sambungan sudut (corner t), dipakai untuk penampang tersusun berbentuk kotak, Gbr.38.(d). e) Sambungan sisi (edge t), sambungan bertujuan untuk menggabungkan dua pelat atau lebih agar supaya pelat-pelat menyatu dan tidak bergeser satu dengan lainnya, Gbr.38.(e). Gambar 38.(a) : Beberapa bentuk sambungan sebidang (butt ts) dengan gambar kode/simbol las. Sumber : http://deltaschooloftrades.com/ basic_ts.htm

2

Gambar 38.(b) : Sambungan lewatan (lap ts).

Gambar 38.(c) : Sambungan tegak (tee ts).

Gambar 38.(d) : Sambungan sudut (corner ts).

Gambar 38.(e) : Sambungan sisi (edge ts).

3). Jenis-Jenis Las. Jenis-jenis las yang sering dijumpai antara lain : a) Las tumpul (groove welds), las ini dipakai untuk menyambung batang-batang sebidang, karena las ini harus menyalurkan secara penuh beban yang bekerja, maka las ini harus memiliki yang sama dengan batang yang disambungnya. Las tumpul dimana terdapat penyatuan antara las dan bahan induk sepanjang tebal penuh sambungan dinamakan las tumpul penetrasi penuh (full pentration weld). Sedangkan bila tebal penetrasi lebih kecil daripada tebal bahan yang disambung dinamakan las tumpul penetrasi sebagian (partial penetration weld). b) Las sudut (fillet welds), tipe ini paling banyak dijumpai dibandingkan tipe las lain, 80% sambungan las menggunakan las sudut. Tidak memerlukan presisi tinggi dalam pengerjaannya. 3

c)

Las baji dan pasak (slot and plug welds), jenis ini biasanya digunakan bersama-sama las sudut. Manfaat utamanya adalah menambah kekuatan geser pada sambungan lewatan (slap t) yang memakai las sudut.

Full penetration single bevel groove weld

Fillet

Partial penetration single bevel groove weld

Full penetration double vee groove weld

Partial penetration single J groove weld

Plug

Slot

Gambar 39 : Jenis-jenis las.

4). Las Tumpul (groove welds), (SNI 03-1729-2002, pasal 13.5.2.) a) Ukuran Las. Ukuran las adalah jarak antara permukaan luar las (tidak termasuk perkuatannya) terhadap kedalaman penetrasinya yang terkecil. Khusus sambungan antara dua bagian yang membentuk T atau siku, ukuran las penetrasi penuh adalah tebal bagian yang menumpu. b) Tebal rencana las. Tebal rencana las ditetapkan sebagai berikut :  Las tumpul penetrasi penuh, tebal rencana las untuk las tumpul penetrasi penuh adalah ukuran las, Gbr.40.(a), (b).  Las tumpul penetrasi sebagian, Gbr.40.(c),(d), tebal rencana las untuk las tumpul penetrasi sebagian ditetapkan sesuai dengan ketentuan dibawah ini: - Sudut antara bagian yang disambung ≤ 60° Satu sisi: tt = (d - 3) mm Dua sisi: tt = (d3 + d4 - 6) mm - Sudut antara bagian yang disambung > 60° Satu sisi: tt = d mm Dua sisi: tt = (d3 + d4) mm dengan d adalah kedalaman yang dipersiapkan untuk las (d3 dan d4 adalah nilai untuk tiap sisi las).

4

(a)

(b) t2

t1

t1 < t2 maka tt = t1

 > 60o

(d) tt

d

t1

t1 = t2 maka tt = t1 = t2

  60o

(c)

t2

t1

t1

t2

tt

d

t2

Tidak ada celah

tt = d

tt = d – 3 mm

Gambar 40 : Tebal effektif las tumpul, penetrasi penuh (a),(b), dan sebagian (c),(d). c) Luas Effektif.

Luas efektif las tumpul adalah perkalian panjang efektif dengan tebal rencana las. d) Kekuatan nominal terfaktor las tumpul penetrasi penuh.

Kekuatan nominal terfaktor sambungan las tumpul penetrasi penuh haruslah mengikuti persamaan berikut,  Rnw  Ru ......(30) Kuat nominal las tumpul penetrasi penuh per-satuan panjang ditetapkan sebagai berikut: i) Bila sambungan dibebani dengan gaya tarik atau gaya tekan aksial terhadap luas efektif maka, Rnw = tt . fy (N/mm) (bahan dasar) ......(31.a) Rnw = tt . fyw (N/mm) (bahan las) ......(31.b) Dimana,  = faktor reduksi kekuatan = 0,90 fy = kuat leleh bahan dasar (MPa). fyw = kuat leleh bahan las (MPa). tt = tebal rencana las (mm). ii) Bila sambungan dibebani dengan gaya geser terhadap luas efektif maka, Rnw = tt . (0,6 . fy) (N/mm) (bahan dasar) ......(32.a) Rnw = tt . (0,6 . fuw) (N/mm) (bahan las) ......(32.b) Dimana,  = 0,90 (untuk bahan dasar)  = 0,80 (untuk bahan las) fy = kuat leleh bahan dasar (MPa). fuw = kuat fraktur bahan las (MPa). tt = tebal rencana las (mm).

5

5). Las Sudut (fillet welds) (SNI 03-1729-2002, pasal 13.5.3.) c) Ukuran Las. Ukuran las sudut ditentukan oleh panjang kaki, lihat Gbr.41 berikut, (b)

(a) t1

tw

tt

t1

tt

tw

tw

tw

t2

t2

Las sudut konveks

Las sudut konkaf

t1

tt tw1

(d)

(c) t1

tt

tw

sela akar

tw

tw2 t2

t2

Las sudut sela akar

Gambar 41 : Tebal effektif las sudut.

Bila kakinya sama panjang, Gbr.41.(a),(b), maka tebal las, tt = 1/2 tw 2 = 0,707 tw

......(33.a)

Bila kakinya tidak sama panjang, Grb.41.(c), maka tebal dihitung sebagai berikut, t w1 . t w2 tt  ......(33.b) (t w1 ) 2  (t w2 ) 2 Panjang kaki tidak melebihi tebal pelat yang disambung. d) Ukuran Minimum Las Sudut.

Menurut SNI 03-1729-2002 pasal 13.5.3.2., ukuran minimum las sudut ditetapkan sesuai dengan Tabel 11, berikut, Tabel 11 : Ukuran minimum las sudut.

Tebal pelat tw (mm), bagian paling tebal t7 7  t  10 10  t  15 15  t

Tebal minimum las sudut, tt (mm) 3 4 5 6

e) Ukuran maksimum las sudut sepanjang tepi (tw) komponen yang disambung adalah: 1)

Untuk komponen dengan tebal kurang dari 6,4 mm, diambil setebal komponen. 6

2)

Untuk komponen dengan tebal 6,4 mm atau lebih, diambil 1,6 mm kurang dari tebal komponen, atau (tw – 1,6 mm), kecuali jika dirancang agar memperoleh tebal rencana las tertentu, SNI pasal 13.5.3.3.

f) Panjang Effektif (Lw) .

Panjang efektif las sudut adalah seluruh panjang las sudut berukuran penuh, Gbr.42. Panjang efektif las sudut paling tidak harus 4 kali ukuran las (4 tt) , jika kurang, maka ukuran las untuk perencanaan harus dianggap sebesar 0,25 dikali panjang efektif. Persyaratan panjang minimum berlaku juga pada sambungan pelat yang bertumpuk (lap). Tiap segmen las sudut yang tidak menerus (selang-seling) harus mempunyai panjang efektif tidak kurang dari 40 mm dan 4 kali ukuran nominal las, SNI pasal 13.5.3.5. Lw

Gambar 42 : Panjang effektif las sudut.

Gambar 43 : Las sudut berselang-seling. Sumber : AISC Presentation.

7

g) Luas Effektif Las.

Luas efektif las sudut adalah perkalian panjang efektif dan tebal rencana las, atau (Lw . tt). h) Kekuatan nominal terfaktor las sudut.

Kekuatan nominal terfaktor sambungan las haruslah mengikuti persamaan berikut,  Rnw  Ru ......(34) Kuat nominal las sudut per-satuan panjang ditetapkan sebagai berikut: Rnw = tt . (0,60 fu) (N/mm) (bahan dasar) ......(35.a) Rnw = tt . (0,60 fuw) (N/mm) (bahan las) ......(35.b) Dimana,  = faktor reduksi kekuatan = 0,75 fu = kuat fraktur/putus bahan dasar (MPa) fuw = kuat fraktur bahan las (MPa). tt = tebal rencana las (mm). 6). Las Baji dan Pasak (slot and plug welds) (SNI 03-1729-2002, pasal 13.5.4.). a) Ukuran Las. Las baji dan pasak (SNI, las pengisi), harus dianggap sebagai las sudut. Ukuran minimumnya sama dengan yang berlaku untuk las sudut. b) Luas Geser Effektif.

Luas geser efektif, Aw las dalam lubang terisi dengan logam las harus dianggap sama dengan luas penampang melintang nominal lubang bulat atau selot dalam bidang permukaan komponen tersambung. c) Kekuatan geser nominal terfaktor.

Kekuatan nominal terfaktor sambungan las haruslah mengikuti persamaan berikut,  Rnw  Ru ......(36) Kuat nominal las ditetapkan sebagai berikut: Rnw = Aw . (0,60 fuw) (N) (bahan las) Dimana,  = faktor reduksi kekuatan = 0,75 fuw = kuat fraktur bahan las (MPa). Aw = Luas effektif las (mm2). d

a

b

Luas effektif slot,

LuasL effektif plug, w 2

Aw = a . b

Aw = ¼  d

Gambar 44 : Luas effektif lobang plug dan slot. 8

......(37)

7). Contoh Soal. Tentukan ukuran dan tebal las sudut pada sambungan lewatan (slap t), yang memikul beban tarik terfaktor Ru = 70 ton = 650 kN, bila mutu bahan dasar (pelat), fu = 400 MPa dan mutu bahan las fuw = 490 MPa. Dimana ukuran pelat yang disambung, pelat pertama  17 x 200 dan pelat kedua  25 x 300, seperti tertera dalam gambar berikut.

17x200

70 ton

70 ton

25x300

Gambar 45 : Sambungan lewatan dengan las sudut.

PERENCANAAN a). Data-data. Ru = 70 ton = 700 kN = 700000 N. fu = 400 MPa. (bahan dasar/pelat). fuw = 490 MPa. (bahan las). t1 = 17 mm, t2 = 25 mm. b). Ukuran las. Maksimum, tw = 17 mm – 1,6 mm = 15,4 mm tt min = 6 mm (tabel 11). tt  0,707 . (15,4 mm) = 10,88 mm Ambil tebal rencana las, tt = 10 mm. c). Kekuatan nominal terfaktor per-satuan panjang las. - Bahan dasar (pelat),  Rnw =  . tt . (0,60 fu) = (0,75).(10 mm).(0,60x400 MPa) = 1800 N/mm (menentukan). - Bahan las,  Rnw =  . tt . (0,60 fuw) = (0,75).(10 mm).(0,60x490 MPa) = 2205 N/mm. d). Panjang effektif las yang diperlukan. 700000 N Ru Lw   = 388,9 mm  Rnw 1800 N/mm Rencanakan panjang las effektif Lw = 400 mm, pelaksanaan las dapat dilakukan seperti gambar berikut, Cara pertama

Gambar 46 : Pilihan pelaksanaan las, dapat dilakukan cara pertama atau cara kedua.

10

200

Cara kedua

10

120

10 17x200

17x200

25x300

9

25x300

170

e). Kombinasi sambungan dengan pasak (plug). 10

Cara ketiga

180

 20 17x200

25x300

Gambar 47 : Kombinasi las sudut dengan pasak.

Diameter pasak, d = 20 mm Luas bidang geser pasak, Aw = ¼  d2 = 0,25 . (3,14). (20 mm)2 = 314 mm2. Kekuatan nominal terfaktor pasak,  Rnw =  . Aw . (0,60 fuw) = 0,75.(314 mm2).(0,60).(490 MPa) = 69237,0 N = 69,237 kN. Sisa gaya terfaktor yang dipikul las sudut, Ru’ = 700 kN – 69,237 kN = 630,763 kN. Panjang effektif las yang diperlukan. 630763 N Ru ' Lw   = 350,4 mm  360 mm.  Rnw 1800 N/mm

10

Daftar Pustaka 1. Agus Setiawan,”Perencanaan Struktur Baja Dengan Metode LRFD (Berdasarkan SNI 031729- 2002)”, Penerbit AIRLANGGA, Jakarta, 2008.

2. Charles G. Salmon, Jhon E. Johnson,”STRUKTUR BAJA, Design dan Perilaku”, Jilid 1, Penerbit AIRLANGGA, Jakarta, 1990.

3. SNI 03 - 1729 – 2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung. 4. Modul Struktur Baja I Ir Thamrin Nasution 5. Photo-photo dikutip dari Internet.

11