2. Batang Tarik

Batang tarik merupakan batang yang mengalami gaya aksial tarik. Profil yang mengalami gaya aksial tarik dapat berbentuk profil tunggal ataupun ganda.

Gambar 1. Profil batang tarik

Gambar 2. Aplikasi batang tarik pada struktur

Komponen struktur yang memikul gaya tarik aksial terfaktor Nu harus memenuhi: Nu Nn dengan Nn adalah kuat tarik rencana yang besarnya diambil sebagai nilai terendah di antara dua perhitungan menggunakan harga-harga dan Nn di bawah ini: = 0,9 Nn = Ag fy dan = 0,75Nn = Ae fu Ag : luas penampang bruto, mm2Ae : luas penampang efektif mm2fy : tegangan leleh, MPafu : tegangan tarik putus, Mpa

a. Penampang efektifLuas penampang efektif komponen struktur yang mengalami gaya tarik ditentukan sebagai berikut:Ae = AU

A : luas penampang U : faktor reduksi, dimana U= 1 - (x / L) 0,9

x : eksentrisitas sambungan, jarak tegak lurus arah gaya tarik, antara titik berat penampang komponen yang disambung dengan bidang sambungan, mm

L : panjang sambungan dalam arah gaya tarik, yaitu jarak antara dua baut yang terjauh pada suatu sambungan atau panjang las dalam arah gaya tarik, mm

a. Eksentrisitas untuk menentukan nilai U

b. Eksentrisitas untuk menentukan nilai U

c. Eksentrisitas untuk menentukan nilai U

d. Eksentrisitas untuk menentukan nilai U dan panjang L

e. Eksentrisitas untuk menentukan panjang L

b. Kasus gaya tarik hanya disalurkan oleh bautA = Antadalah luas penampang neto terkecil antara potongan 1-3 dan potongan 1-2-3,

Potongan 1-3: Ant = Ag - n d tPotongan 1-2-3

Ag : luas penampang bruto, mm2t : tebal penampang, mmd : diameter lubang, mmn : banyaknya lubang dalam garis potongans : jarak antara sumbu lubang pada arah sejajar sumbu komponen struktur, mmu : jarak antara sumbu lubang pada arah tegak lurus sumbu komponen struktur, mm

Dalam suatu potongan jumlah luas lubang tidak boleh melebihi 15% luas penampang utuh.

Persyaratan lubang ditentukan sebagai berikut;AISC: d =d(lubang standar) +2 mm (rusak)D lubang standar = db + 2 mm (untuk db < 22 mm) Indonesia db 22 mm) Indonesia db>24

Kegagalan fraktur tarik pada sambungan dihindari dengan mengatur Ae

Jenis BajaFy (Mpa)Fu (Mpa)Fy/fu(Ae/Ag)min

BJ 372403700.650.78

BJ 412504100.610.73

BJ 442804400.640.76

BJ 502905000.580.70

BJ 523605200.690.83

c. Komponen struktur tarik dengan penghubungKomponen struktur tarik tersusun dari dua buah profil yang dihubungkan dengan terali atau pelat kopel harus memenuhi:1. Kelangsingan komponen dengan memperhitungkan jarak antar elemen penghubung, tidak lebih dari 240 untuk komponen struktur utama, dan tidak lebih dari 300 untuk komponen sekunder;2. Tebal elemen penghubung tidak kurang dari 0,02 kali jarak antara garis sambungan pelat penghubung dengan komponen utama;3. Panjang pelat kopel tidak kurang dari 0,67 kali jarak antara garis sambungan pelat kopel dengan komponen utama;4. Pelat kopel yang disambung dengan baut harus menggunakan paling sedikit dua buah baut yang diletakkan memanjang searah sumbu komponen struktur tarik

d. Geser Blok (Block Shear Rupture Strength) (AISC 05)

Geser Blok adalah kondisi batas di mana tahanan ditentukan oleh jumlah kuat geser dan kuat tarik pada segmen yang saling tegak lurus. = 0.75 Agt = luas bruto yang mengalami tarik Agv = luas bruto yang mengalami geser Ant = luas neto yang mengalami tarik Anv = luas neto yang mengalami geser

Rn=min (( 0,6Fu.Anv + Ubs Fu Ant) dan (0,6 Fy Ag + Ubs Fu Ant)) Fraktur geser dan fraktur tarik leleh geser dan fraktur tarik

Ubs = koefisien reduksi, digunakan untuk menghitung kuat fraktur geser blok

Kegagalan Blok Geser pada SambunganBila fu Ant 0.6 fu Ans akan terjadi pola Pelelehan geser Retakan tarikNn = fu An t + 0.6 fy AgsBila fu Ant < 0.6 fu Ans akan terjadi pola Retakan geser Pelelehan tarikNn = fy Ag t + 0.6 fu An s = 0.75

Kegagalan Blok Geser pada Ujung Bautdimana:Nn = fu AvAv = luas bidang geser disekitar bautfu = tegangan putus penampang

Kegagalan blok geser pada daerah sambungan baut dihindari dengan memenuhiketentuan JARAK BAUT MINIMAL :> 1,5 d dari tepi pelat> 3,0 d antar baut

Ubs=1

Ubs=0,5Contoh soal.Sebuah batang tarik berupa pelat PL 20.150 disambungkan ke pelat PL 20.300 dengan sambungan las memanjang sepanjang 20 cm pada kedua sisinya, seperti terlihat pada Gambar 2.14. Kedua pelat yang disambung terbuat dari bahan yang sama, BJ-41, fy = 250 MPa dan fu = 410 MPa. Berapa gaya tarik, Nu yang dapat dipikul batang tarik? Sambungan las dianggap kuat.

Karena kedua pelat yang disambung terbuat dari bahan yang sama, maka kuat rencana akan ditentukan oleh kuat tarik pelat yang lebih kecil luas penampangnya yaitu PL 20.150.

Kriteria Desain: Nu Nna. Kondisi LelehNu < Nn = 0.9 fy Ag= 0.9*250*20*150= 675.00 kN (menentukan)

b. Kondisi FrakturNu < Nn = 0.75 fu AeUntuk sambungan las memanjang searah gaya: An = Ag = 20*150 = 3000 mm2w = 150 mm < l = 200 mm < 1.5w = 225 mmU = 0.75Ae = U An = 0.75*3000= 2250 mm2Diperoleh : Nn = 0.75*410*2250 = 691.88 kN

Kuat rencana yang menentukan adalah pada kondisi leleh : Nn = 675.00 kN. Dengan kriteria desain yang disyaratkan, maka gaya tarik yang dapat dipikul: Nu < 675.00 kN

Catatan:Nilai sesuai dengan persyaratan kuat rencana ditentukan oleh kondisi leleh.

Contoh 2Sebuah batang tarik berupa pelat PL 10.100 dihubungkan dengan baut berdiameter lubang 10 mm dengan konfigurasi seperti pada Gambar. Mutu baja yang digunakan adalah BJ-41 ( fy = 250 MPa dan fu = 410 Mpa). Dengan memperhatikan kemungkinan keruntuhan blok geser, tentukan besar gaya, Nu yang dapat dipikul batang tarik.

a. Kapasitas Tarik MurniLuas Efektif,AeU = 1.0Ae = An = 10*100 1*10*10 = 900 mm2Kuat tarik rencana, NnKondisi lelehNn = 0.9 fy Ag = 0.9*250*1000 = 225.00 kNKondisi frakturNn = 0.75 fu Ae = 0.75*410*900 = 276.75 kN

b. Blok Ujung Kombinasi Geser dan TarikAgs = 300*10 = 3000 mm2Ans = (300 2.5*10)*10 = 2750 mm2Agt = 50*10 = 500 mm2Ant = (50 0.5*10)*10 = 450 mm2fu Ant = 410*450 = 184.50 kN0.6 fu Ans = 0.6*410*2750 = 676.50 kNNn = (fy Agt + 0.6 fu Ans) = 0.75*(250*500 + 0.6*410*2750) = 601.13 kN

Dari pengecekan diatas, nilai Nn ditentukan oleh

Nn=min dari nilai

Nn =225 kN (Kondisi Leleh)Jadi, batang tarik mampu memikul Nu = 225 kN

Catatan:1. Jarak antar baut lebih besar dari tiga kali diameter baut, 100 mm > 30 mm, menghindarkan terjadinya kegagalan blok ujung. sesuai dengan persyaratan kondisi leleh menentukan.

Contoh 3. Tentukan penampang batang tarik horizontal AB untuk rangka batang dengan mutu baja BJ-37 seperti terlihat pada Gambar. Dari analisa struktur diperoleh harga gaya dalam batang tarik tersebut adalah : PDL = 90 kN dan PLL = 50 kN. Asumsikan diameter baut 16 mm dan disusun dalam alur tunggal pada salah satu kakinya.Pilihan desain:a. Penampang berupa profil siku tunggal yang paling ringan.1. Penampang berupa profil siku ganda dengan kaki-kaki yang terpisah sejauh 6 mm saling bertolak belakang.

Kombinasi gaya dalam akibat beban yang diperhitungkanNu = 1.4 PDL = 1.4*90 = 126 kNNu = 1.2 PDL + 1.6 PLL = 1.2*90 +1.6*50 = 188 kN (menentukan)

Tentukan Ag minimum yang diperlukan, yang ditentukan baik oleh:Kondisi leleh : min Ag=

Kondisi fraktur min Ag=

Asumsikan U = 0.85.Nilai Ag minimum untuk kondisi fraktur masih harus ditambah dengan luas lubang yang ada. Ambil penampang yang memenuhi kelangsingan minimum

a. Pilihan Batang Siku TunggalUntuk menentukan penampang yang akan dipilih, terlebih dahulu dilihat beberapa penampang yang memenuhi syarat.

Tabel : Profil Siku Tunggal yang Memenuhi Syarat

Tebal Profil Siku (mm) Luas Lubang Baut (mm2) Ag yang disyaratkan (mm2) Profil Siku yang memenuhi syarat

6 1141) 9112) L.80.80.6 (Ag = 923 mm2, rmin = 1.58 cm3))

6 114 911 L.90.90.6 (Ag= 1055 mm2, rmin = 1.78 cm)

10190 987 L.100.100.10 (Ag = 1900 mm2, rmin = 1.95 cm)

Catatan: 1) Luas lubang baut = 1*(16+3)*6 = 114 mm22) Ag yang disyaratkan = 797+114 = 911 mm23) rmin untuk profil siku tunggal adalah r.

Cek ulang nilai U untuk penampang terpilih, misal L.80.80.6 ( x = 2.10 cm), yaitu dengan memasang baut sejarak L, sedemikian sehingga ( 1 - x/L ) = ( 1 - 2.10/ L > 0.85, atau L > 14.0 cmUntuk batang siku tunggal digunakan profil L.90.90.6

b. Pilihan Batang Siku GandaDengan cara yang sama, penampang yang akan dipilih, terlebih dahulu dilihat beberapa penampang yang memenuhi syarat.

Tabel Profil Siku Ganda yang Memenuhi SyaratTebal Profil Siku (mm) Luas Lubang Baut (mm2) Ag yang disyaratkan (mm2) Profil Siku yang memenuhi syarat

6 2281) 10252) .50.50.6 (Ag = 1128.8 mm2, rmin = 1.50 cm)

5 190 987 .60.60.5 (Ag = 1160.4 mm2, rmin = 1.84 cm)

6 228 1025 .60.60.6 (Ag = 1382.0 mm2, rmin = 1.82 cm)

Catatan: 1) Luas lubang baut = 2*(16+3)*6 = 228 mm22) Ag yang disyaratkan = 797+228 = 1025 mm2

Mengingat luas lubang baut berdiameter 16mm > 15% luas penampang, maka diameter baut harus dikurangi menjadi 10mm.

Jarak baut (L) dicek sehingga nilai U > 0.85 sesuai asumsi perhitungan awal. Untuk batang siku ganda digunakan profil .60.60.5

Batang Tarik Baja LRFD | 11