KONSTRUKSI BAJA I NIRWANA PUSPASARI,MT.

MATERI PERKULIAHAN PENDAHULUAN BATANG TARIK BATANG LENTUR: 1 KOLOM ALAT PENYAMBUNG

SAMBUNGAN-SAMBUNGAN BAUT DAN PAKU KELING Sambungan-sambungan dalam struktur baja, biasanya dibuat dengan alat-alat penyambung (baut dan paku keling) atau las.

PAKU KELING Paku-paku keling yang banyak digunakan dalam pekerjaan konstruksi, biasanya terbuat dari jenis baja lunak, sehingga tidak mudah putus apabila dipanaskan dan dipukul dengan alat penembak paku keling. Bentuk paku keling terdiri dari bagian tonjolan (kepala) dan bagian yang polos. Bagian yang polos dimasukkan ke dalam lubang dari bagian konstruksi yang akan disambung. Lubang biasanya dibuat dengan pukulan atau di bor dengan diameter 1/16 in lebih besar dari diameter nominal paku keling. Sebelum dimasukkan ke dalam lubang, paku keling biasanya dipanaskan dahulu sampai merah (kurang lebih sampai 1800°), kemudian di bagian yang polos dibuat sebuah tonjolan (kepala) yang kedua dengan menggunakan palu paku keling atau alat tekan paku keling.

PAKU KELING Pada saat tonjolan yang kedua dibentuk, tangkai paku keling yang lunak karena dipanaskan, dipaksakan masuk dan mengisi lubang sepenuhnya. Setelah paku keling dingin, ia menyusut dan menjepit bagian-bagian yang disambung, sehingga terjadinya gesekan antara bagian yang satu dengan bagian yang lainnya. Namun di dalam perhitungan gesekan ini biasanya diabaikan.

PAKU KELING Untuk memasang paku keling biasanya diperlukan tiga atau empat orang pekerja. Karena tingginya upah pekerja dan kebisingan yang terjadi pada pemasangan paku keling, maka pada umumnya paku keling sudah tidak digunakan lagi pada konstruksi-konstruksi modern. Walaupun bahan baut lebih mahal dari pada paku keling baja, namun keuntungan yang didapat dari penggunaan baut dapat melampaui kerugian-kerugian yang ditimbulkan oleh penggunaan paku keling, sehingga dewasa ini sebagian besar fungsi dari paku keling telah diganti oleh baut-baut.

BAUT Penggunaan baut pada struktur baja menyebabkan proses ereksi struktur di lapangan berjalan dengan sangat cepat. Pemasangan baut tidak memerlukan pekerja yang terampil seperti yang dibutuhkan pada pemasangan paku keling atau pada pengelasan. Dengan demikian, penggunaan baut sebagai penyambung, memberi suatu keuntungan yang menyolok bila dibandingkan dengan penggunaan alat penyambung lainnya. Ada dua jenis baut yang biasa di pakai pada konstruksi baja. Yang pertama adalah baut biasa yang terutama dipakai pada struktur-struktur ringan yang menahan beban statis atau untuk menyambung batang-batang sekunder. Baut ini merupakan alat penyambung termurah yang tersedia.

BAUT Jenis kedua adalah baut tegangan tinggi, yang dibuat dengan kadar karbon cukup dan diolah pada waktu masih dalam keadaan panas atau memerlukan baja campuran yang mempunyai tekanan tarik yang tinggi yang besarnya beberapa kali kekuatan baut biasa. Baut-baut tegangan tinggi, pada waktu pemasangan dikencangkan sedemikian rupa sehingga menahan suatu tekanan yang besar dan bisa menjepit dengan keras bagian-bagian struktur yang disambungnya.

Jenis sambungan gesekan (F). BAUT Sambungan-sambungan yang dibuat dengan mempergunakan baut tegangan tinggi bisa digolongkan ke dalam tiga jenis sebagai berikut: Jenis sambungan gesekan (F). Jenis sambungan penahan beban dengan ulir-ulir baut termasuk di dalam bidang geseran (N) (lihat Gb.a). Jenis sambungan penahan beban dengan ulir-ulir baut tidak termasuk di dalam bidang geseran (X) (lihat Gb.b).

BAUT Gb. Jenis sambungan-sambungan dari penahan baut tegangan tinggi: (a) untuk baut-baut dengan ulirnya termasuk dalam bidang geser, dan (b) untuk baut-baut dengan ulirnya tidak termasuk dalam bidang geser.

BAUT Kedua jenis sambungan yang terakhir serupa dengan sambungan paku keling dan cara perencanaan juga memakai metode yang sama. Satu-satunya perbedaan yang ada terletak pada kemampuan daya tahannya terhadap gaya geser dan gaya-gaya lainnya. Apabila penggunaan baut tegangan tinggi dikombinasikan dengan las, maka hanya jenis sambungan gesekan yang diletakkan di muka, las-lasan saja yang dianggap mampu menahan tegangan bersama-sama dengan las-lasan. Pada jenis sambungan gesekan, karena beban utama disalurkan melalui gesekan yang terjadi di antara bagian-bagian yang disambung, maka perencanaan didasarkan pada anggapan bahwa kegagalan dari sambungan hanya terjadi pada baut tidak dapat menahan tegangan geser, dengan demikian tegangan-tegangan lainnya yang terjadi pada alat-alat penyambung batang tidak perlu diperiksa.

PERENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING ATAU BAUT Sebuah sambungan dikatakan dibebani secara konsentris, kalau resultante dari gaya-gaya yang bekerja terletak pada titik pusat dari kelompok alat-alat penyambung. Gb. Model keruntuhan sambungan yabg dibuat dari paku keling atau baut. (a) keruntuhan tarik dari bagian yang disambung. (b) keruntuhan geser dari bagian yang disambung yang terletak di belakang alat penyambung. (c) keruntuhan geser dari alat-alat penyambung. (d) keruntuhan dari bagian yang disambung akibat kegagalan menahan beban.

PERENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING ATAU BAUT Sambungan-sambungan baut (tipe K atau N) atau paku keling bisa mengalami keruntuhan dalam empat cara yang berbeda. Pertama, batang-batang yang disambung akan mengalami keruntuhan melalui satu atau lebih lubang-lubang alat penyambung akibat bekerjanya gaya tarik (lihat gambar a). Kedua, apabila lubang-lubang dibor terlalu dekat dengan tepi batang tarik, maka baja dibelakang alat-alat penyambung akan meleleh akibat geseran (lihat gambar b). Ketiga, alat penyambung sendiri mengalami keruntuhan akibat bekerjanya geseran (lihat gambar c). Keempat, satu-satu atau lebih batang tarik mengalami keruntuhan karena tidak dapat menahan gaya-gaya yang disalurkan oleh alat-alat penyambung (lihat gambar d).

PERENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING ATAU BAUT Untuk mencegah terjadinya keruntuhan maka baik sambungan maupun batang-batang yang disambung harus direncanakan supaya dapat mengatasi keempat jenis keruntuhan yang dikemukakan di atas. Pertama, untuk menjamin tidak terjaidnya keruntuhan pada bagian-bagiannya yang disambung, bagian-bagian tersebut harus direncanakan sedemikian rupa, sehingga tegangan tarik yang bekerja pada penampang bruto lebih kecil dari 0,6 F yang bekerja pada penampang efektif netto lebih kecil dari 0,5 Fu. Dengan demikian, luas efektif netto dari batang tarik yang mempunyai lubang harus lebih besar atau sama dengan P/(0,5 Fu).

PERENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING ATAU BAUT Kedua, untuk mencegah robeknya baja yang terletak dibelakang alat penyambung, maka jarak minimum dari pusat lubang alat penyambung ke tepi batang dalam arah yang sama dengan arah gaya tidak boleh kurang dari 2 P/0,5 Fut. Disini P adalah gaya yang ditahan oleh alat penyambung, dan t adalah tebal kritis dari bagian yang disambung. Ketiga, untuk menjamin supaya alat penyambung tidak runtuh akibat geseran, maka jumlah alat penyambung harus ditentukan sesuai dengan AISCS untuk jenis khusus, supaya dapat membatasi tegangan geser maksimum yang terjadi pada bagian alat penyambung yang kritis. Untuk menentukan jumlah minimum alat penyambung yang dibutuhkan, bagilah beban yang bekerja pada sambungan dengan tegangan geser yang diizinkan untuk satu alat penyambung, (n = P/Fv).

PERENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING ATAU BAUT Keempat, untuk mencegah terjadinya kehancuran pada bagian yang disambung akibat penyaluran gaya dari alat penyambung ke batang maka harus ditentukan jumlah minimum alat penyambung yang dapat mencegah terjadinya kehancuran tersebut. Berdasarkan percobaan batas bawah dari tegangan penahan dapat dinyatakan sebagai:

PERENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING ATAU BAUT Gb. Tegangan penahan yang diizinkan pada struktur baja yang mempunyai tegangan tarik batas (Fu) sebesar 58, 65, 70 atau 100 ksi. Tegangan penahan yang diizinkan bergantung pada diameter alat penyambung dan jarak dari pusat alat penyambung serta kekuatan dari bagian yang disambung. Bilangan 5/8 sampai 11/2 pada grafik menunjukkan besarnya diameter baut yang dimaksud.

PERENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING ATAU BAUT lc adalah jarak dari pusat alat penyambung ke tepi terdekat dari alat penyambung berikutnya, atau ketepi bebas dari bagian yang disambung searah dengan arah tegangan . persamaan di atas bisa ditulis kembali sebagai: s adalah jarak antara pusat-pusat dua alat penyambung. Dengan menggunakan angka keamanan sebesar 2 dan kita dapatkan:

PERENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING ATAU BAUT Untuk memudahkan mencari harga Fp dari persamaan di atas telah dibuat grafik dengan jenis baja Fu sebesar 58, 65, 70, atau 100 ksi. Analisa dari jenis sambungan F cukup kompleks. Sambungan ini direncanakan serupa dengan jenis sambungan X atau N, dengan mengambil tegangan izin yang sesuai dengan kapasitas geser dari baut.

PERENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING ATAU BAUT Gaya-gaya yang bekerja eksentris dipidahkan ke pusat sambungan menjadi gaya-gaya dalam arah horizontal dan vertical, serta sebuah momen. Gaya-gaya yang berada di pusat sambungan di tahan secara seragam oleh alat-alat penyambung. Tegangan-tegangan geser yang terjadi pada alat-alat penyambung akibat bekerjanya momen mempunyai arah yang tegak lurus dengan garis yang menghubungkan alat penyambung dengan pusatnya, dan besarnay tegangan geser yang ditahan oleh tiap alat penyambung berbanding lurus dengan jarak dari alat penyambung kepusatnya.

PERENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING ATAU BAUT Gb. Sambungan baut atau paku keling yang mengalami geseran atau torsi

PERENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING ATAU BAUT Paku keling dan baut yang mengalami tarikan dan geseran, harus direncanakan sedemikian rupa sehingga tegangan tarik dan tegangan geser yang terjadi tidak melampaui nilai-nilai yang diizinkan oleh rumus-rumus yang diberikan pada tabel berikut:

PERENCANAAN SAMBUNGAN PAKU KELING ATAU BAUT

ALAT PENYAMBUNG UNTUK GESERAN HORISONTAL PADA GELAGAR Pada batang jadi atua girder pelat yang mengalami beban transversal, ada kecenderungan terjadi pergeseran horizontal pada elemen-elemen yang disambung, apabila elemen tersebut tidak disambung secara menerus, maka akan terjadi tegangan geser horizontal pada sambungan. Geseran ini, yang diukur persatuan panjang dari lebar total, disebut aliran geser (shear flow) dan bisa dinyatakan sebagai: V adalah gaya geser vertical, I adalah momen inersia total dari elemen, dan Q adalah statis momen pada salah satu sisi permukaan geser terhadap pusat dari penampang.

ALAT PENYAMBUNG UNTUK GESERAN HORISONTAL PADA GELAGAR Jarak antara alat-alat penyambung, ditentukan dengan membagi kapasitas geser dari alat penyambung yang dinamakan dengan besar aliran geser (shear flow) q. pada bagian profil batang tekan dilengkapi dengan pelat luar (penyambung), maka jarak maksimum antara baut dan paku kelling yang menghubungkan pelat tersebut dengan batang berikutnya tidak boleh melampaui tebal dari bagian pelat yang lebih tipis dikalikan dengan atau 12 in. Apabila alat penyambung dipasang bersimpangan (zig-zag), maka jarak maksimum dari celah vertical tidak boleh melampaui tebal dari bagian pelat yang lebih tipis dikalikan dengan atau 18 in. Jarak antara alat penyambung yang menghubungkan dua bentuk rol yang dilekatkan satu dengan lainnya tidak boleh melampaui 24 in.

ALAT PENYAMBUNG UNTUK GESERAN HORISONTAL PADA GELAGAR Jarak membujur antara baut dan paku keling yang menghubungkan sebuah pelat pada sebuah bentuk rol atau pada sebuah pelat lainnya pada sebuah profil batang tarik tidak boleh melampaui 24 kali tebal dari bagian pelat yang lebih tipis atau 12 in. Apabila dua profil atau lebih dilekatkan satu sama lain membentuk sebuah profil batang tarik, maka profil-profil tersebut harus disambung secara selang-seling sedikitnya sampai sejarak 24 in dari pusat.

TABEL-TABEL AISCM UNTUK PERENCANAAN BAUT DAN PAKU KELING Tabel-tabel 4-3 sampai 4-11 dari AISCM bisa digunakan untuk menentukan besarnya luas, beban-beban izin tarik, geser dan tekan untuk paku keling dan baut. Tabel-tabel tarik I – A dan I – B memberikan daftar tegangan tarik untuk berbagai macam baut, paku keling dan jenis baja yang dipakai membuat alat penyambung berulir dan beban tarik yang diizinkan untuk alat penyambung yang dibuat dari diameter tersebut yang berdiameter antara 5/8 sampai 11/2 in. Tabel Geser I – D memberikan daftar tegangan geser izin dan beban izin untuk baut dan paku keling yang dibuat dari material yang dikemukakan di atas yang berdiameter antara 5/8 sampai 11/2 in.

TABEL-TABEL AISCM UNTUK PERENCANAAN BAUT DAN PAKU KELING Tabel Tahan I – E untuk Fu 58, 65, 70 dan 100 ksi dari material yang disambung memberikan besar beban tahanan yang diizinkan dalam kips untuk alat-alat penyambung berdiameter 3/4, 7/8, dan 1 in pada material setebal 1/8 sampai 1 in, berdasarkan atas jarak antara alat-alat penyambung. Tabel “Sambungan Rangka Gelagar” II-A, II-B, dan II-C dari AISCM, bagian 4 – 24 sampai 4 – 27, disediakan untuk membantu menentukan jumlah baut yang dibutuhkan pada ujung gelagar sederhana yang disatukan dengan bagian-bagian struktur lainnya apabila besarnya reaksi dan jenis alat sambungan diketahui. Dari tabel II-C, perencana bisa menentukan beban izin pada dua besi siku dengan tebal (t) dan panjang (L) tertentu seperti yang ditentukan pada tabel II-A dan II-B.

TABEL-TABEL AISCM UNTUK PERENCANAAN BAUT DAN PAKU KELING Apabila sebuah gelagar diperkuat pada salah satu atau kedua ujungnya, maka robeknya badan profil (block shear) harus diperiksa. Dengan menggunakan tabel I-G pada bagian “Baut dan Paku Keling”, daya tahan sebuah gelagar terhadap block shear bisa dihitung dengan cepat. Dengan menggunakan nilai l, harga dari koefisien C bisa di dapat dari tabel yang sesuai. Kalau kapasitas dari sebuah alat penyambung (rv), diketahui besarnya besarnya beban izin P bisa ditentukan dengan mengalikan rv dengan koefisien . Sebaliknya kapasitas geser dari alat penyambung bisa ditentukan dari rumus rv = P/C apabila P diketahui dan C di dapat dari tabel. Perencana harus memperhatikan bahwa tabel “Pembebanan eksentris pada kelompok alat penyambung” didasarkan pada analisa metode batas (ultimate method) dan apabila dilakukan perhitungan dengan memakai metode elastis.

TERIMA KASIH