Buku-wiryanto-struktur-baja-2015.pdf

Uji vibrasi hanger Jembatan Musi 2, Palembang

Structural Design, Assessment & Testing, Vibration Monitoring, and Forensic Engineering.

Uji vibrasi hanger di laboratorium

Assessment jembatan

Survey Geolistrik terhadap suatu kelongsoran

Uji vibrasi hanger Jembatan Siak, Pekanbaru

Forensic Engineering : Bucking pada kolom baja

Uji Vibrasi Tol Benoa

Uji vibrasi Tol Benoa : Pemasangan Accelerometer

Uji vibrasi Tol Benoa : Impact load

Struktur Pile Slab Tol Benoa

Sipin Lake Pedestrian Bridge

Tanah Abang Pedestrian Bridge

Angso Duo Pedestrian Bridge

Batang Hari III Bridge

Kota Baru Bridge

pdcm Loa Kulu Bridge

design and engineering service

Gd. Menara Hijau Room 805 – 806 Lt.8 Jl. MT Haryono Kav. 33, Jakarta 12770  offi[email protected]  021 - 7983804 www.pdcm.co.id Belinyu Bridge

Tumbang Sambang Bridge

Sebuluh Bridge

Peninting - Konjo Bridge

Genting - Penebung Bridge

Kutai Kertanegara II Bridge

Kahala Bridge

www.meinhardt.co.id

PT. FYFE FIBRWRAP INDONESIA Ruko Pinangsia - Lippo Karawaci Jl. Pintu Besar Blok D No.36 Tangerang 15811 Telp. 021-5585996/7 Fax. 021-5585897 Email : [email protected] Website : www.fyfeindonesia.com Jetty Pile Strengthening, High Rise Building Strengthening, Pipe Protection System, Bridges Strengthening, Water Pipe Protection and Strengthening.

Ilmu memang memberikan kebenaran, namun kebenaran ilmu bukanlah satu-satunya kebenaran dalam hidup kita. Kehidupan terlalu rumit untuk dianalisis hanya oleh satu jalan pemikiran.

Jujun S. Suriasumantri - Ilmu dalam Prespektif [2001]

Sanksi Pelanggaran Pasal 72 Undang-Undang Nomor 19 Tahun 2002 Tentang HAK CIPTA 1.

2.

Barangsiapa dengan sengaja dan tanpa hak melakukan perbuatan sebagaimana dimaksud dalam Pasal 2 Ayat (1) atau Pasal 49 Ayat (1) dan Ayat (2) dipidana dengan pidana penjara masing-masing paling singkat 1 (satu) bulan dan / atau denda paling sedikit Rp 1.000.000 (satu juta rupiah), atau pidana penjara paling lama 7 (tujuh) tahun dan / atau denda paling banyak Rp 5.000.000.000 (lima miliar rupiah). Barang siapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedarkan, atau menjual kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran hak cipta atau hak terkait sebagai dimaksud pada Ayat (1) dipidana dengan penjara paling lama 5 (lima) tahun dan / atau denda paling banyak Rp 500.000.000 (lima ratus juta rupiah).

Perilaku, Analisis & Desain - AISC 2010

Wiryanto Dewobroto Universitas Pelita Harapan

Persembahan pada Guru Kuhaturkan terima kasih pada guru-guru yang telah membimbingku menguasai dan menjiwai ilmu rekayasa struktur : 1. Ir. Soetojo Tjokrodihardjo (UGM), yang mengajar dan membukakan ilmu mekanika teknik pertama kali. 2. Ir. RJB Soehendrojati (UGM), yang memberi kesempatan bekerja pertama kali di dunia akademisi sebagai asisten tugas. 3. Ir Kardiyono Tjokrodimuljo, ME (UGM), dosen pembimbing skripsi dengan topik yang masih melekat sampai sekarang yaitu pemrograman aplikasi komputer rekayasa struktur. 4. Prof. Dr. Ir. Wiratman Wangsadinata (PT. Wiratman), yang memberikan kesempatan bekerja secara profesional dengan ilmu rekayasa struktur dan menggelutinya sampai sekarang. 5. Ir. Stefie Tumilar, M.Eng. (PT. Wiratman) pembimbing untuk bekerja profesional sebagai insinyur rekayasa struktur. 6. Prof. Dr.-Ing. Harianto Hardjasaputra, senior, mentor dan sekaligus rekan sejawat sejak di dunia praktisi (PT. Wiratman), sampai sekarang di dunia akademisi (UPH) dan masih terus berhubungan aktif untuk saling mendukung dan berkembang. 7. Dr. FX Supartono, DEA (UI) membuka pikiranku tentang ilmu prestressed concrete sehingga menjadi lebih mudah dikuasai. 8. Prof. Dr. Iwan KATILI, DEA (UI) pembimbing tesis bidang m.e.h untuk analisa struktur non-linier yang pertama kalinya. 9. Prof. Dr.-Ing. Karl-Heinz Reineck (Uni Stuttgart, Jerman) atas kesempatan penelitian tentang Strut-and-Tie Models dan memberi kepercayaan hasilnya diterbitkan dalam bentuk buku di : Dewobroto, W.; Reineck, K.-H. (2002). “Beam with indirect support and loading”, in: Reineck, K.-H. (2002): (Editor): Examples for the Design of Structural Concrete with Strutand-Tie Models, ACI SP-208 (2002), ACI, Farmington Hills, MI. (Catatan : tidak bisa dipungkiri sejak terbitnya buku ini, maka kemampuanku menulis berkembang menjadi luar biasa). 10. Prof. Bambang Suryoatmono, Ph.D (Unpar) penguji S3-ku, yang membuatku kuat dan tegar menapaki dunia akademisi. 11. Prof. Iswandi Imran, Ph.D (ITB) yang mengajariku tentang riset eksperimental, yang kemudian banyak aku lakukan. 12. Prof. M. Sahari Besari, Ph.D (ITB) promotor disertasi, yang membimbing dan memberiku kepercayaan untuk secara arif dapat menggali ilmu baru, yang belum ada sebelumnya.

viii

Kata Pengantar

Persembahan pada Bangsa Pada abad ke-19 sampai awal abad ke-20, keperkasaan suatu bangsa ditentukan oleh industri berat yang dimilikinya. Oleh sebab itu, keperkasaan Jerman sebelum Perang Dunia I dapat diukur dari kenyataan : bahwa produksi bajanya telah melampaui produksi baja Inggris. Setelah Perang Dunia II maka bukan lagi baja tetapi kemampuan ilmiah yang menjadi faktor penentu dari potensi dan keperkasaan suatu bangsa. Oleh karena itu, tanpa adanya investasi memadai dalam pendidikan dan riset, maka tidak akan ada bangsa - termasuk Indonesia - yang dapat berharap menjadi yang terkemuka di industri abad ke-21 ini. M. Sahari Besari (2008) - Teknologi di Nusantara : 40 abad hambatan inovasi

Penulis dan Prof M. Sahari Besari, Ph.D (2007)

Pendapat penulis : dapat diterbitkannya buku ilmiah bermutu, dengan bahasa bangsa itu sendiri, tentu sangat membantu untuk mewujudkan ide dan pemikiran di atas. Ini adalah usaha untuk menjadikan Indonesia bangsa terkemuka di dunia. Wiryanto Dewobroto - Struktur Baja

ix

Buku diterbitkan atas usaha

LUMINA Press http://lumina-press.com Penerbit Jurusan Teknik Sipil UPH ISBN 978-979-1053-02-0 Editor dan layout : W. Dewobroto Konsultan grafis : Hady Soenarjo

Cetakan pertama: April 2015

Hak Cipta dilindungi Undang-undang. Dilarang mengutip atau memperbanyak seluruh atau sebagian isi buku ini tanpa izin tertulis pengusaha penerbitan.

PERNYATAAN PENTING ======================

Penulis dan pengusaha penerbitan buku ini telah bersungguh-sungguh untuk mengusahakan hal-hal terbaik dalam mempersiapkan materi yang diterbitkan. Upaya tersebut mencakup usaha pengembangan kompetensi diri berdasarkan pengalaman riset maupun upaya pembelajaran formal maupun informal, sekaligus penggunaan program komputer yang relevan, yaitu untuk memastikan bahwa hasil tulisannya dapat dipertanggung-jawabkan sesuai dengan batasannya. Meskipun demikian, penulis maupun pengusaha penerbitan buku ini tidak berani menjamin bahwa materi buku ini pasti telah bebas dari kesalahan yang mungkin diketemukan di kemudian hari. Mereka juga tidak bisa dimintai pertanggung-jawaban atas segala keputusan yang timbul atas dasar informasi dan atau pengetahuan tertulis pada buku ini bila nantinya ternyata menimbulkan dampak negatif atau tidak sesuai harapan, serta merugikan pihak pengambil keputusan. Mereka memahami hak penuh pembaca untuk menyetujui atau menolak segala informasi dan pengetahuan yang disampaikan pada dalam buku ini.

Seri Buku Teknik Sipil

Struktur Baja Perilaku, Analisis & Desain - AISC 2010

Wiryanto Dewobroto Universitas Pelita Harapan

April 2015

Jurusan Teknik Sipil UPH

LUMINA Press

Menyongsong

MASA PURNA BAKTI Bermartabat1

Masa Pensiun • Usai Pisah Sambut : Mengucap syukurlah dalam segala hal sebab itu yang dikehendaki Allah bagimu . . . dan songsonglah masa Pensiun Anda dengan bangga. • Pensiun berarti Anda telah Lulus, Lolos • Masa Pensiun bukan Zaman Akhir, tetapi sebuah awal kehidupan yang baru • Pensiun: cermin cinta kasih anugerah Tuhan atas jerih payah, ketekunan, kesabaran, rendah hati, kejujuran Hidup Terhormat • Sapa Gawe Nganggo Ngunduh wohing Pakarti • Sakdawa dawane lurung, isih dawa gurung • Aja nampel sega sepulukan • Sapa sira sapa Ingsun • Adigang , Adigung lan Adiguna • Hidup terhormat & bermartabat, bukan gelar, jabatan atau pun kedudukan yang dapat dibeli, tetapi interaksi perilaku selama hidup.

Manula yang Berguna • bersakit-sakit . . . bersenang-senang . . . • masa Purna bakti = masa Panen tiba • Sapa nandur . . . Temena . . . ketemu, Tekuna . . . bisa dadi teken • Mandiri, tidak bergantung pada orang lain • “The Cashflow Quadrant”

Maknai Masa Pensiun Anda dengan kegiatan : • Bernilai kreatif • Penghayatan tata nilai : rendah hati, sabar dll. • Nilai sikap : lalekna kang kapungkur, rasakna kang saiki, pasrahna kang ing tembe.

Berguna di masa Purnabakti • Hidup yang murangkabi, saling melengkapi, menguatkan dan menyempurnakan. • Yang besar Ok, yang kecil jangan disepelekan, sebab “Kecil itu Indah” nikmati dan syukuri. • Usahakan jangan ada beban batin. • Mau usaha silahkan, tetapi jangan paksakan diri. • Becik ketitik, Ala ketara. Bugar di usia Lanjut • Segar, sumringah, gembira, tanpa beban batin • Persahabatan sejati - Tuna sathak, bathi sanak • Siapkan Surat Wasiat

1



xii

mengutip kertas kerja tulisan ayahku, Drs RM. L. Sri Hardjono, sumbangan kepada teman sejawat baru dalam rangka menyongsong masa purna bakti, dan telah dipresentasikannya di Hotel Mutiara, Yogyakarta, 30 November 2005. Kata Pengantar

Ucapan Syukur atas 50 th hidup Perkawinan Katolik ayah dan ibuku RM. L. Sri Hardjono dan BM. Nemiarni 1963 - 2013 -

1963

1972 - 1975

1989

2007

Berbahagialah setiap orang yang takut akan TUHAN, yang hidup menurut jalan yang ditunjukkan-Nya !

Apabila engkau memakan hasil jerih payah tanganmu, berbahagialah engkau dan baiklah keadaanmu!

Isterimu akan menjadi seperti pohon anggur yang subur di dalam rumahmu; anak-anakmu seperti tunas pohon zaitun sekeliling mejamu !

Sesungguhnya demikianlah akan diberkati orang laki-laki yang takut akan TUHAN.

[Mazmur 128 : 1-4]

Wiryanto Dewobroto - Struktur Baja

xiii

My Father is glorified by this : that you bear much fruit, and prove to be my disciples. John 15:8 (LEB)

Daftar Isi Persembahan pada guru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii Persembahan pada bangsa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix Persembahan pada orang tua. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii Daftar Isi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv Kata Sambutan I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxv Kata Sambutan II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxix Kata Pengantar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxi Bab 1. Prospek dan Kendala

1.1 Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Perilaku Mekanik Material Konstruksi. . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 Sifat Material Baja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.1 Umum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.2 Material buatan pabrik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3.3 Ketahanan korosi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3.4 Perilaku pada suhu tinggi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.4 Superioritas Konstruksi Baja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.4.1 Pentingnya superioritas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.4.2 Struktur dengan berat sendiri yang dominan.. . . . . . 9 1.4.3 Struktur sekaligus bagian metode pelaksanaan.. . . . 10 1.4.4 Struktur seragam, berulang dan berjumlah besar. . . 10 1.4.5 Struktur kuat - ringan dan cepat dibangun. . . . . . . 11 1.4.6 Kesan arsitektur yang ringan dan transparan. . . . . . 12 1.5 Perencanaan Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.5.1 Sistem sambungan dan perilaku khas struktur baja. 13 1.5.2 Peraturan perencanaan bangunan baja di Indonesia. 16 1.5.3 Pengaruh pemodelan struktur dan kondisi aktual. . . 21 1.5.4 Analisa struktur bangunan baja . . . . . . . . . . . . . . 24 1.5.5 Hati-hati desain baja dengan komputer. . . . . . . . . 26 1.5.6 Pentingnya konsistensi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 1.6 Perencanaan Khusus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 1.6.1 Umum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 1.6.2 Sistem tapered . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Wiryanto Dewobroto - Struktur Baja

xv

1.6.3 Sistem castellated. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.4 Sistem gelagar komposit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.6.5 Sistem prategang pada konstruksi baja . . . . . . . . . 1.7 Sistem Struktur Baja Tahan Gempa. . . . . . . . . . . . . . . . 1.7.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7.2 Perilaku sistem yang diharapkan. . . . . . . . . . . . . 1.7.3 Sistem portal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7.4 Sistem rangka batang silang. . . . . . . . . . . . . . . . 1.7.5 Sistem lainnya. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8 Pelaksanaan Konstruksi Bangunan Baja. . . . . . . . . . . . . 1.8.1 Transfer perencana – kontraktor. . . . . . . . . . . . . 1.8.2 Fabrikasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8.3 Transportasi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.8.4 Erection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.9 Perawatan Bangunan Baja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.10 Tulisan Tentang Baja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.10.1 Pentingnya tulisan dan publikasi. . . . . . . . . . . . . 1.10.2 Ketersediaan tulisan tentang baja . . . . . . . . . . . . 1.10.3 Literatur baja dan asosiasi profesi di USA . . . . . . . 1.11 Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bab 2. Material Baja

42 43 45 52 52 53 54 56 57 59 59 59 61 62 66 68 68 69 70 73

2.1 Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 2.2 Industri Baja Nasional dan Dunia . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 2.3 Material Baja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 2.3.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 2.3.2 Proses pembuatan baja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 2.3.3 Properti mekanik material baja. . . . . . . . . . . . . . 83 2.3.4 Engineering stress-strain . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 2.3.5 True stress-strain. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 2.4 Standar Mutu Material Baja. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 2.4.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 2.4.2 ASTM - Amerika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 2.4.3 CEN - Eropa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 2.4.4 JIS - Jepang. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 2.4.5 AS/NZS - Australia dan New Zealand . . . . . . . . . . 99 2.4.6 SNI - Indonesia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 2.4.7 Baja buatan China. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 2.5 Pengaruh Thermal terhadap Kinerja Baja. . . . . . . . . . . 104 2.5.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 2.5.2 Pengaruh suhu terhadap material baja. . . . . . . . 105

xvi

Daftar Isi

2.5.3 Perlindungan baja terhadap api . . . . . . . . . . . . 106 2.5.4 Baja tahan api. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 2.6 Korosi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 2.6.1 Penyebab dan cara perlindungannya. . . . . . . . . 109 2.6.2 Mengendalikan korosi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 2.6.3 Cat inorganic Zinc vs Hot-dip Galvaniz. . . . . . . . . 113 Bab 3. Filosofi Desain

3.1. Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 3.2. Bencana dan Rekayasa Struktur . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 3.2.1. Sifat tak terduga bencana. . . . . . . . . . . . . . . . . 120 3.2.2. Insinyur, code dan bencana . . . . . . . . . . . . . . . 122 3.2.3. Code / aturan perencanaan struktur baja . . . . . . 126 3.2.4. Rancangan berisiko – kasus Jembatan Almö. . . . . 131 3.3. Beban dan Konsep Pembebanan. . . . . . . . . . . . . . . . . 135 3.3.1. Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 3.3.2. Beban mati (struktur dan non-struktur). . . . . . . 135 3.3.3. Beban hidup minimum . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 3.3.4. Aliran distribusi beban dan model struktur. . . . . 140 3.4. Probabilitas terhadap Keamanan Struktur. . . . . . . . . . 143 3.5. Kondisi Batas dan Aplikasinya . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 3.6. Ketentuan LRFD - AISC 2010 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Bab 4. Batang Tarik

4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.5.

Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Batas Kelangsingan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Konsep Perencanaan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Kuat Tarik Nominal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Konsep Luas Penampang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 4.5.1. Pengaruh lubang dan cara penyambungan. . . . . . 159 4.5.2. Diameter lubang baut – real dan imajiner . . . . . . 161 4.5.3. Lubang-lubang berpola staggered . . . . . . . . . . . 161 4.5.4. Pola staggered tidak sebidang.. . . . . . . . . . . . . 164 4.5.5. Shear-lag dan efektivitas sambungan. . . . . . . . . 166 4.6. Illustrasi Perencanaan Batang Tarik . . . . . . . . . . . . . . 169 4.7. Contoh Perencanaan Batang Tarik. . . . . . . . . . . . . . . . 172 4.7.1. Batang tarik profil L. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 4.7.2. Batang tarik profil U. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 4.8. Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Wiryanto Dewobroto - Struktur Baja

xvii

Bab 5. Batang Tekan 5.1. 5.2. 5.3. 5.4.

5.5. 5.6.

5.7.

5.8.

5.9.

Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 Tekuk dan Parameter Penting Batang Tekan . . . . . . . . . 180 Klasifikasi Penampang dan Tekuk Lokal. . . . . . . . . . . . 181 Teori Tekuk (Buckling). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 5.4.1. Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 5.4.2. Panjang efektif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 5.4.3. Rangka tidak-bergoyang dan rangka bergoyang. . 187 5.4.4. Kurva Kapasitas Tekan Kolom. . . . . . . . . . . . . . 195 5.4.5. Pengaruh bentuk penampang terhadap tekuk . . . 197 Kuat Tekan Nominal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 5.5.1. Peta petunjuk pemakaian rumus AISC. . . . . . . . 205 5.5.2. Tekuk lentur (AISC – E3). . . . . . . . . . . . . . . . . 206 5.5.3. Tekuk torsi dan tekuk lentur-torsi (AISC – E4) . . . 207 Contoh Rancangan Kolom Profil O-H-X-T. . . . . . . . . . . . 213 5.6.1. Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 5.6.2. Kolom baja profil-O. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 5.6.3. Kolom baja profil-H. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 5.6.4. Kolom baja profil-X. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 5.6.5. Kolom baja profil-T. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 Profil Siku Tunggal (AISC – E5). . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 5.7.1. Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 5.7.2. Kuat tekan profil siku tunggal. . . . . . . . . . . . . . 224 5.7.3. Modifikasi kelangsingan profil siku tunggal. . . . . 224 5.7.4. Contoh rancangan kolom siku tunggal . . . . . . . . 225 Profil Gabungan (AISC – E6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 5.8.1. Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 5.8.2. Konfigurasi penampang / profil gabungan. . . . . . 228 5.8.3. Pengaruh orientasi dan sambungan. . . . . . . . . . 230 5.8.4. Alat sambung dan kelangsingan. . . . . . . . . . . . 231 5.8.5. Kuat tekan nominal profil gabungan. . . . . . . . . . 233 5.8.6. Contoh rancangan kolom siku gabungan. . . . . . . 233 Soal Penyelesaian Batang Tekan. . . . . . . . . . . . . . . . . 238 5.9.1. Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 5.9.2. Kolom built-up simetri tunggal . . . . . . . . . . . . . 238 5.9.3. Panjang tekuk efektif. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 5.9.4. Kolom siku ganda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 5.9.5. Pengaruh pemilihan profil dan bracing. . . . . . . . 248

Bab 6. Balok Lentur

6.1. Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

xviii

Daftar Isi

6.2. Pemilihan Bentuk Penampang . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 6.3. Pengaruh Kelangsingan Elemen . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 6.3.1. Tekuk lokal dan rasio lebar-tebal. . . . . . . . . . . . 260 6.3.2. Rasio lebar-tebal dan klasifikasi. . . . . . . . . . . . 261 6.3.3. Klasifikasi dan perhitungan kuat batas. . . . . . . . 264 6.4. Perilaku dan Parameter Perencanaan Balok . . . . . . . . . 266 6.4.1. Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 6.4.2. Perilaku keruntuhan elemen struktur. . . . . . . . . 267 6.4.3. Perilaku elastis-plastis - teori. . . . . . . . . . . . . . 269 6.4.4. Perilaku elastis-plastis - hitungan. . . . . . . . . . . 277 6.4.5. Stabilitas terhadap tekuk torsi lateral. . . . . . . . . 285 6.4.6. Bentuk momen dan faktor Cb. . . . . . . . . . . . . . 294 6.4.7. Pertambatan lateral balok . . . . . . . . . . . . . . . . 295 6.4.8. Lendutan dan kondisi batas layan . . . . . . . . . . . 300 6.5. Kuat Lentur Nominal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 6.5.1. Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 6.5.2. Persyaratan balok. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303 6.5.3. Profil-I dan U kompak (AISC – F2). . . . . . . . . . . 304 6.5.4. Tabel bantu perencanaan Profil-I Kompak. . . . . . 308 6.5.5. Profil badan kompak (AISC - F3). . . . . . . . . . . . 362 6.5.6. Profil badan non-langsing (AISC - F4). . . . . . . . . 366 6.5.7. Profil badan langsing (AISC - F5). . . . . . . . . . . . 373 6.5.8. Profil-I dan U pada sumbu lemah (AISC – F6). . . . 376 6.5.9. Profil persegi atau box (AISC – F7). . . . . . . . . . . 378 6.5.10. Profil pipa (AISC – F8). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380 6.6. Kuat Geser Nominal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 6.6.1. Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381 6.6.2. Kuat geser - normal (AISC – G2). . . . . . . . . . . . 383 6.6.3. Kuat geser - pelat Badan Langsing (AISC – G3). . . 386 6.7. Reaksi Tumpuan dan Pengaruh Beban Titik . . . . . . . . . 389 6.7.1. Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 6.7.2. Tekuk lokal pada pelat sayap. . . . . . . . . . . . . . 391 6.7.3. Pelelehan setempat pelat badan. . . . . . . . . . . . 392 6.7.4. Pelat badan bergelombang (crippling). . . . . . . . 393 6.7.5. Tekuk pelat badan menyamping . . . . . . . . . . . . 395 6.8. Contoh Rancangan Balok Profil-I . . . . . . . . . . . . . . . . 397 6.8.1. Kantilever : F2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397 6.8.2. Kantilever : Tabel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 6.8.3. Balok I-gilas : F2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 6.8.4. Balok I-gilas : Tabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405 6.8.5. Balok I-built-up : F3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 6.8.6. Balok I-gilas pengganti : Tabel . . . . . . . . . . . . . 411 Wiryanto Dewobroto - Struktur Baja

xix

6.8.7. Balok I-built-up : F4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412 6.8.8. Balok I-built-up : F4 (non-kompak). . . . . . . . . . 416 6.8.9. Balok I-built-up : F5 (tf kompak) . . . . . . . . . . . . 420 6.8.10. Balok I-built-up : F5 (tf non-kompak). . . . . . . . . 424 6.8.11. Balok I-simetri tunggal (built-up) . . . . . . . . . . . 428 6.8.12. Balok I-simetri tunggal tinggi (built-up). . . . . . . 435 6.8.13. Rangkuman perbandingan konfigurasi balok. . . . 441 6.9. Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441 Bab 7. Batang Portal (Balok-Kolom)

7.1 7.2 7.3 7.4

Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443 Batang Portal terhadap Kombinasi Gaya-Momen. . . . . . 444 Penampang Simetri terhadap Lentur & Gaya Aksial. . . . . 445 Perencanaan Alternatif (AISC 2010). . . . . . . . . . . . . . 449 7.4.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 7.4.2 Faktor pembesaran momen . . . . . . . . . . . . . . . 450 7.4.3 Faktor B1 untuk P-δ (di elemen). . . . . . . . . . . . 451 7.4.4 Contoh 1 : kolom tertambat . . . . . . . . . . . . . . . 453 7.4.5 Faktor B2 untuk P- Δ (di struktur). . . . . . . . . . . 458 7.4.6 Contoh 2 : kolom kantilever. . . . . . . . . . . . . . . 459

Bab 8. Sambungan Struktur

8.1 Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465 8.2 Jenis Alat Sambung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467 8.2.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467 8.2.2 Paku keling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 8.2.3 Baut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471 8.2.4 Las. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 479 8.3 Sambungan Baut Tipe Geser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 8.3.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491 8.3.2 Perilaku keruntuhan sambungan. . . . . . . . . . . . 491 8.4 Mekanisme Slip-kritis Baut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 8.4.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495 8.4.2 Gaya tarik prategang minimum. . . . . . . . . . . . . 495 8.4.3 Koefisien permukaan sambungan . . . . . . . . . . . 496 8.4.4 Tahanan slip-kritis nominal . . . . . . . . . . . . . . . 497 8.5 Mekanisme Tumpu Baut. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 8.5.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498 8.5.2 Kuat tumpu baut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500 8.5.3 Kuat geser baut. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501 8.5.4 Kuat blok pelat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502

xx

Daftar Isi

8.5.5 Kekuatan sambungan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503 8.6 Pemasangan Baut. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504 8.6.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504 8.6.2 Gaya prategang baut. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 506 8.6.3 Cara putar-mur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507 8.6.4 Kunci-torsi terkalibrasi. . . . . . . . . . . . . . . . . . 509 8.6.5 Indikator-tarik-langsung. . . . . . . . . . . . . . . . . 513 8.6.6 Baut kontrol tarik tipe putar-putus. . . . . . . . . . 514 8.6.7 Pakai ulang baut mutu tinggi. . . . . . . . . . . . . . 515 8.7 Perencanaan Sambungan Sederhana. . . . . . . . . . . . . . 516 8.7.1 Sambungan tumpu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516 8.7.2 Batang tarik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518 8.7.3 Sambungan tumpu (rancang ulang). . . . . . . . . . 519 8.7.4 Sambungan Slip-Kritis . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520 8.7.5 Sambungan las. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 520 8.8 Sambungan Balok Jembatan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522 8.8.1 Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .522 8.8.2 Filosofi perencanaan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 523 8.8.3 Mekanisme pengalihan gaya. . . . . . . . . . . . . . . 526 8.8.4 Parameter evaluasi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527 8.8.5 Grup baut beban eksentris. . . . . . . . . . . . . . . . 528 8.8.6 Contoh perencanaan sambungan balok. . . . . . . . 531 8.8.7 Pembahasan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541 8.9 Sambungan End-Plate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542 8.9.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542 8.9.2 Efek prying. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543 8.9.3 Tebal pelat dan perilaku sambungan. . . . . . . . . 546 8.9.4 Tipe sambungan end-plate. . . . . . . . . . . . . . . . 548 8.9.5 Kapasitas pelat ujung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552 8.9.6 Kapasitas baut . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 556 8.9.7 Contoh perencanaan end-plate . . . . . . . . . . . . . 557 8.10 Sambungan Base-Plate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564 8.10.1 Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .564 8.10.2 Konfigurasi base-plate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565 8.10.3 Kuat tumpu beton. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566 8.10.4 Tekan konsentris. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 567 8.10.5 Tegangan beton segitiga - elastis. . . . . . . . . . . . 569 8.10.6 Tegangan beton persegi - ultimate. . . . . . . . . . . 571 8.10.7 Contoh perencanaan base-plate. . . . . . . . . . . . . 574 8.11 Baut Angkur ke beton. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584 8.11.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584 8.11.2 Kuat baut angkur terhadap tarik.. . . . . . . . . . . . 588 Wiryanto Dewobroto - Struktur Baja

xxi

8.11.3 Kuat jebol beton terhadap tarik.. . . . . . . . . . . . 590 8.11.4 Kuat cabut baut angkur dari betonnya.. . . . . . . . 594 8.11.5 Kuat ambrol muka samping beton.. . . . . . . . . . 596 8.11.6 Kuat lekat angkur adesif terhadap tarik. . . . . . . . 597 8.11.7 Kuat baut angkur terhadap geser. . . . . . . . . . . . 598 8.11.8 Kuat jebol beton terhadap geser.. . . . . . . . . . . . 599 8.11.9 Kuat rompal beton terhadap geser. . . . . . . . . . . 603 8.11.10 Interaksi gaya tarik dan gaya geser. . . . . . . . . . 604 8.11.11 Contoh perencanaan baut angkur . . . . . . . . . . 605

Bab 9 DAM dan Teorinya

9.1 Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617 9.2 Analisis Struktur. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617 9.2.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617 9.2.2 Analisis elastis linier. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618 9.2.3 Analisis tekuk elastis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620 9.2.4 Analisis elastis orde ke-2. . . . . . . . . . . . . . . . . 621 9.2.5 Analisis plastis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623 9.2.6 Analisis elastis-plastis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626 9.2.7 Analisis inelastis orde ke-2 . . . . . . . . . . . . . . . 628 9.2.8 Rangkuman berbagai kinerja analisis struktur. . . 628 9.3 Teori Kolom dan Aplikasinya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630 9.3.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630 9.3.2 Sejarah penelitian tentang kolom . . . . . . . . . . . 630 9.3.3 Parameter penentu kekuatan kolom. . . . . . . . . . 639 9.3.4 Implementasi teori pada perencanaan . . . . . . . . 644 9.4 Panjang Efektif Kolom. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647 9.4.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647 9.4.2 Sistem rangka tidak bergoyang. . . . . . . . . . . . . 648 9.4.3 Sistem rangka bergoyang. . . . . . . . . . . . . . . . . 650 9.5 Direct Analysis Method - AISC (2010) . . . . . . . . . . . . . 655 9.5.1 Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .655 9.5.2 Perancangan Stabilitas. . . . . . . . . . . . . . . . . . 656 9.5.3 Parameter penentu stabilitas struktur baja . . . . . 656 9.5.4 Persyaratan analisis struktur . . . . . . . . . . . . . . 658 9.5.5 Pengaruh cacat bawaan (initial imperfection). . . . 659 9.5.6 Penyesuaian kekakuan. . . . . . . . . . . . . . . . . . 660 9.5.7 Perbandingan kerja ELM dan DAM. . . . . . . . . . . 661 9.5.8 Beban notional dan pelemahan inelastis. . . . . . . 662 9.5.9 Kuat nominal penampang. . . . . . . . . . . . . . . . 662 9.5.10 Ketersediaan program analisa struktur orde-2. . . 662

xxii

Daftar Isi

9.5.11 Studi kasus perancangan struktur baja. . . . . . . . 665 9.5.12 Tabel perbandingan cara DAM & ELM. . . . . . . . . 670 9.6 Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 671 Bab 10 DAM dan Aplikasinya

10.1 Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 673 10.2 Analisis Struktur dan Komputer. . . . . . . . . . . . . . . . . 674 10.2.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 674 10.2.2 Tekuk dengan analisis tekuk elastis.. . . . . . . . . . 674 10.2.3 Tekuk dengan analisis elastis orde ke-2. . . . . . . . 680 10.2.4 Pengaruh inelastis terhadap hasil analisis. . . . . . 688 10.2.5 Validitas analisis terhadap stabilitas . . . . . . . . . 689 10.3 Kolom Sederhana - Tertambat. . . . . . . . . . . . . . . . . . 689 10.3.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 689 10.3.2 Cara ELM (AISC 2005) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 690 10.3.3 Cara DAM (AISC 2010). . . . . . . . . . . . . . . . . . 691 10.3.4 Cara ELM vs DAM pada kolom tertambat. . . . . . . 693 10.4 Kolom Sederhana - Bergoyang . . . . . . . . . . . . . . . . . . 694 10.4.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 694 10.4.2 Cara ELM (AISC 2005) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 694 10.4.3 Cara DAM (AISC 2010). . . . . . . . . . . . . . . . . . 695 10.4.4 Cara ELM vs DAM pada kolom bergoyang. . . . . . 698 10.5 Rangka Lean-On Sederhana. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 699 10.5.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 699 10.5.2 Lean-On : penampang kolom berbeda. . . . . . . . . 700 10.5.3 Lean-On : kolom simetri . . . . . . . . . . . . . . . . . 705 10.5.4 Lean-On : tinggi kolom berbeda. . . . . . . . . . . . . 707 10.6 DAM (AISC 2010) dan Hasil Uji Empiris . . . . . . . . . . . . 713 10.6.1 Umum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 713 10.6.2 Jenis struktur yang diuji . . . . . . . . . . . . . . . . . 713 10.6.3 Batasan dan dimensi struktur uji. . . . . . . . . . . . 714 10.6.4 Mengapa DAM dan apa pentingnya uji empiris. . . 715 10.6.5 Kalibrator uji stabilitas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 716 10.6.6 Uji eksperimental scaffolding . . . . . . . . . . . . . . 717 10.6.7 Keruntuhan empiris Scaffolding 1-tingkat. . . . . . 719 10.6.8 Simulasi Scaffolding 1-tingkat (terkalibrasi). . . . . 720 10.6.9 Model dan modifikasi kekakuan manual. . . . . . . 721 10.6.10 Detail analisis stabilitas cara DAM . . . . . . . . . . 723 10.6.11 Perbandingan hasil : simulasi vs real . . . . . . . . 728 10.7 Analisis Stabilitas Scaffolding Tingkat Banyak . . . . . . . . 729 10.7.1 Pendahuluan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .729 Wiryanto Dewobroto - Struktur Baja

xxiii

10.7.2 Simulasi Scaffolding 2-tingkat. . . . . . . . . . . . . . 730 10.7.3 Simulasi Scaffolding 3-tingkat. . . . . . . . . . . . . . 738 10.7.4 Faktor keamanan scaffolding. . . . . . . . . . . . . . 745 10.7.5 Perbandingan kekuatan scaffolding tingkat. . . . . 745 10.8 Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 748 10.9 Ucapan terima kasih . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 748 Daftar Pustaka. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 749 Tentang Penulis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 757

xxiv

Daftar Isi

Kata Sambutan Prof Dr.-Ing . Harianto Hardjasaputra

Guru Besar Teknik Sipil dan Direktur LPPM UPH

Dengan menaikkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, saya dengan gembira menyambut terbitnya buku “Struktur Baja : Perilaku, Analisis & Desain - AISC 2010”. Saya ingin sampaikan, mewakili para kolega penulis di Jurusan Teknik Sipil, Universitas Pelita Harapan, dan dunia industri konstruksi, ucapan penghargaan yang setinggi-tingginya dan salut atas penerbitan buku yang diyakini akan sangat bermanfaat bagi kemajuan perkembangan pendidikan Teknik Sipil dan industri konstruksi di Indonesia. Merupakan kehormatan bagi saya, ketika beberapa waktu lalu Dr. Ir. Wiryanto Dewobroto (WDB), penulis buku ini dan juga sebagai rekan seprofesi yang sudah saya kenal baik lebih dari 25 tahun, mengundang saya untuk menuliskan kata sambutan pada buku ini.

Untuk pertama kali saya mengenal WDB sejak beliaunya bekerja sebagai insinyur yunior rekayasa struktur, di perusahaan Konsultan Struktur PT. Wiratman & Associates, Jakarta. Dalam menjalankan pekerjaan, WDB menunjukkan kemampuan dan ketekunan dalam mengerjakan tugas-tugas perancangan struktur untuk berbagai proyek gedung tinggi. Selain cakap dalam melakukan perhitungan struktur, WDB sudah menunjukkan kelebihannya dalam hal bakat menulis. WDB selalu membuat laporan perhitungan struktur secara terstruktur, logis dan mudah untuk dibaca dan dimengerti.

WDB mulai berkarya sebagai dosen penuh waktu Jurusan Teknik Sipil UPH, saat saya menjabat sebagai Dekan Fakultas Desain dan Teknik Perencanaan. Dengan senang hati saya mengundang WDB untuk bergabung bersama kami membangun dan mengembangkan Jurusan Teknik Sipil, baik pada program S1 maupun S2. Selama hampir 15 tahun WDB mencurahkan seluruh perhatiannya untuk pengembangan Jurusan Teknik Sipil. Selama kurun waktu itulah WDB menyalurkan hasratnya untuk mengajar secara penuh sebagai dosen di bidang struktur, terutama mata kuliah: Mekanika Teknik, Struktur Baja dan Aplikasi Program Rekayasa Struktur.

Tahun 2005 melalui bimbingan WDB, tim mahasiswa UPH berhasil Wiryanto Dewobroto - Struktur Baja

xxv

meraih Juara I lomba “Kompetisi Jembatan Baja Indonesia 2005” di Balairung UI, Depok. Tahun 2006 di acara yang sama, menyabet juara kategori: “Struktur Jembatan Teringan & Terkuat (Terkokoh)“. Tahun 2007 di kampus ITB, Bandung, mahasiswanya juga berhasil meraih Juara I di acara “Lomba Rancang Bangun HMS ITB 2007”. Atas prestasi kerja dan ketekunannya, WDB berhasil mendapatkan beasiswa Tugas Belajar dari UPH pada Program Pascasarjana (S3) Universitas Katolik Parahyangan, Bandung. Tugas tersebut dapat diselesaikannya dengan baik sekali dan tepat waktu.

Selama berkarya di Jurusan Teknik Sipil, WDB telah membuktikan dirinya sebagai dosen profesional, yaitu secara purna waktu dan berkelanjutan bekerja tidak hanya sebagai pengajar, tetapi juga berkarya sebagai peneliti dan juga berbagai kegiatan pengabdian pada masyarakat. Penerbitan buku teks ini adalah karya tulis WDB dalam bentuk buku yang ke 8, membuktikan bahwa WDB adalah dosen peneliti yang produktif, dimana hasil penelitiannya ingin dibagikan kepada dunia profesi dan para mahasiswa di seluruh Indonesia. Karya WDB banyak mendapat penghargaan dari dunia akademisi dan industri, terbukti WDB sering diundang sebagai nara sumber pada berbagai seminar, pembahas berbagai rancangan SNI bidang konstruksi, juri nasional untuk lomba perancangan struktur jembatan dan gedung tinggi.

Saya meyakini, bahwa jalinan persahabatan selaku teman sejawat di bidang profesi dan akademik selama hampir 25 tahun, merupakan Rahmat Tuhan YME dan kebanggaan bagi saya dan keluarga. Untuk itu saya sangat bersyukur bila pada saatnya nanti dapat disaksikan peluncuran buku ini. Mewakili Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Universitas Pelita Harapan (LPPM), yang saya pimpin, maka saya mengucapkan selamat dan penghargaan setinggi-tingginya. Buku ini dipastikan akan menjadi asset yang berharga bagi LPPM, dan menjadi bukti adanya peran serta dosen UPH berkontribusi untuk mencerdaskan bangsa dalam bidang ilmu dan teknologi.

Akhir kata, kepada para kolega di profesi rekayasa struktur, rekan dosen dan mahasiswa teknik sipil dimanapun mereka berada, saya dengan senang hati merekomendasikan buku teks ini untuk dijadikan sebagai buku pegangan yang akan sangat bermanfaat untuk pekerjaan perancangan struktur maupun dalam belajar untuk memperdalam teknik struktur baja.

xxvi

Kata Sambutan

Jakarta, 2 Maret 2015 2009 2008

2009

2010

2009

2010

2010

2008

2009

2009

2009

2009

2009

2010

2005

2005

2009

2005

2009

2010

2007

2009

2007

2009

2005

2010

2009

2010

2010

2010

2012

2010

2008

2010

2012

2010

2010

2008

2009

2007

2009

2010

2010

2010

2009

2009

2007

2009

2009

Kata Sambutan Dr.-Ing . Jack Widjajakusuma

Ketua Jurusan Teknik Sipil FaST UPH

Perguruan tinggi dengan Jurusan atau Program Studi Teknik Sipil di Indonesia cukup banyak jumlahnya, keberadaannya juga relatif cukup tua (lama). Bahkan sudah ada yang berdiri sejak Indonesia merdeka, meskipun demikian sebagian besar materi buku ajar yang digunakan masih mengacu pada literatur atau textbook asing. Menyadari masih kurangnya buku ajar rekayasa sipil dalam bahasa Indonesia, maka Program Studi Teknik Sipil UPH berinisiatif untuk mengisi kekosongan dengan menghimbau dosen-dosennya untuk menerbitkan buku ajar melalui Penerbit Jurusan Teknik Sipil UPH.

Tanggapan datang dari Dr. Ir. Wiryanto Dewobroto, MT., dosen senior penanggung jawab mata kuliah Struktur Baja I, II dan III, di UPH, yang mau memberi contoh teladan kepada dosen-dosen lain yang lebih muda untuk mengambil inisiatif menulis buku pertama dari rangkaian buku ajar yang berpotensi untuk diterbitkan. Judul bukunya adalah “Struktur Baja : Perilaku, Analisis & Desain – AISC 2010” yang merupakan refleksi pengalaman beliau mengajar mata kuliah struktur baja. Materi mengacu AISC (2010), peraturan baja Amerika, yang diadopsi lengkap oleh RSNI1 03-1729.1-201X yang nantinya merupakan SNI baja yang baru. Buku didasarkan pada materi pengajaran, cocok dibaca mahasiswa, meskipun demikian para praktisi konstruksi juga dapat mengambil manfaat karena juga memuat filosofi berdasarkan peraturan terkini tentang desain struktur baja, sekaligus contoh-contoh yang sangat berkaitan dengan praktek perencanaan struktur. Akhir kata, diucapkan selamat kepada bapak Wiryanto Dewobroto atas terbitnya buku ini, semoga ini mendorong teman-teman dosendosen untuk menerbitkan buku ajar yang lainnya.

Semoga diterbitkannya buku ajar ini bisa memberikan sumbangsih yang nyata dalam dunia pendidikan tinggi di Indonesia, khususnya bidang rekayasa konstruksi. Lippo Karawaci, 6 Maret 2015 Wiryanto Dewobroto - Struktur Baja

xxix

Apapun juga yang kamu perbuat, perbuatlah dengan segenap hatimu seperti untuk Tuhan dan bukan untuk manusia. [Kolose 3:23]

Kata Pengantar

Pada konstruksi bangunan modern, struktur baja menjadi pilihan handal. Bagaimana tidak, baja adalah material yang rasio kekuatan terhadap beratnya relatif tinggi, sehingga konstruksinya jadi relatif ringan. Baja juga hasil produk pabrik sehingga mutu terjaga ketat oleh sebab itu sifat materialnya relatif homogen, dan cukup konsisten dibanding jenis material lainnya. Konsekuensinya, elemen struktur baja umumnya langsing, baik dari segi penampang atau secara keseluruhan. Karena buatan pabrik juga maka ukurannya terbatas, sehingga perlu sistem sambungan untuk merangkainya menjadi satu kesatuan lebih besar. Dampaknya, proses perencanaan jadi tidak sederhana. Pada elemen atau penampang langsing maka masalah stabilitas (tekuk) akan dominan. Pada sambungannya, karena alat sambung yang dipakai relatif kecil (baut), akan timbul konsentrasi tegangan. Hal itu akan menyebabkan ada bagian elemen tersebut yang dapat secara cepat mencapai kondisi inelastis.

Tekuk adalah problem non-linier geometri, adapun inelastis adalah problem non-linier material. Keduanya belum diajarkan di level S1, yang umumnya masih berfokus pada perilaku struktur elastis-linier. Padahal perilaku struktur baja yang dibebani pasti terkait pada dua hal tersebut. Ini menjadi tantangan dalam proses pengajaran struktur baja. Itu pula alasannya, mengapa buku STRUKTUR BAJA ini perlu ditulis, dan diberikan subjudul : Perilaku, Analisis dan Desain – AISC 2010.

Mengapa rujukan buku masih mengacu peraturan AISC (Amerika), bukan mengacu SNI yang merupakan Standar Nasional Indonesia. Ini tentu pertanyaan penting. Meskipun saat buku ini ditulis telah dibuat RSNI1 03-1729.1-201X - “Spesifikasi Umum untuk Gedung Baja Struktur”, dan telah menjadi topik diskusi para pakar sejak tahun 2011, tetapi sampai buku ini naik cetak, belum juga ada diterbitkan versi final dari BSN. Hanya saja dengan adanya RSNI itu tentunya dapat diketahui bahwa SNI untuk perencanaan struktur baja yang baru, pasti nanti akan mengacu pada AISC (2010). Wiryanto Dewobroto - Struktur Baja

xxxi

Oleh sebab itu untuk menghindari kesalah-pahaman, akibat rujukan yang ada masih berstatus draft, maka lebih baik merujuk saja pada sumber asli (AISC 2010). Itu pula sebabnya, buku ini nantinya dapat dijadikan pembanding bagi keberadaan SNI yang baru tersebut.

Pada dasarnya materi buku ini ditujukan untuk membantu proses belajar mengajar : mata kuliah “Struktur Baja” di level sarjana, S1, khususnya di Jurusan Teknik Sipil, Universitas Pelita Harapan. Oleh sebab itu materi yang diberikan ditekankan pada hal-hal mendasar, yang mencakup hampir semua materi untuk tiga semester. Adapun skenario pengajaran yang dapat digunakan dengan buku ini adalah sebagai berikut : Struktur Baja I : Elemen Aksial (tarik dan tekan)

1. Sampai mid-semester : Bab 1 - Bab 4 (informasi umum baja dan perencanaan batang tarik). Perlu juga sedikit materi Bab 8 untuk menjelaskan pengaruh lubang pada sambungan. 2. Setelah mid-semester : Bab 5 ( tentang stabilitas dan perencanaan batang tekan cara lama, dengan faktor K). Struktur Baja II : Elemen Lentur dan Kombinasi dengan Aksial

1. Sampai mid-semester : Bab 6 (tentang perilaku penampang terhadap stabilitas dan perencanaan balok lentur)

2. Setelah mid-semester : Bab 7 (tentang elemen balok-kolom cara lama, dengan faktor K). Jika mungkin diberikan materi analisis stabilitas dengan cara DAM (AISC 2010) yang ditulis khusus pada buku ini, yaitu pada Bab 9 (teori) dan Bab 10 (aplikasi). Struktur Baja III : Perencanaan Baja Tingkat Lanjut.

Materi Bab 8 tentang Sambungan Struktur (± 150 halaman) cukup lengkap untuk dipakai. Adapun materi yang belum tercantum pada buku ini adalah : [a] analisis plastis; [b] balok komposit; dan [c] perencanaan bangunan baja tahan gempa.

Jadi meskipun jumlah halaman buku sudah mencapai ± 750, ternyata tidak semua materi tentang perencanaan struktur baja telah tercakup. Tentu ini merupakan PR penulis untuk edisi berikutnya.

Jumlah topik baja yang dibahas pada buku ini memang tidak banyak, meskipun demikian setiap topik diusahakan secara mendalam. Selain ketentuan normatif perencanaan struktur baja yang sesuai dengan format AISC (2010), juga contoh aplikasinya, disertai juga dengan filosofi ilmiah yang mendasarinya.

xxxii

Kata Sambutan

Contoh-contoh hitungan numerik disertakan, karena ada kebiasaan yang tidak tertulis bahwa cara mudah belajar di bidang rekayasa adalah mempelajari terlebih dahulu langkah-langkah perhitungan, baru kemudian mempelajari filosofi ilmiah dibelakangnya. Buku ini mendukung cara pembelajaran seperti itu.

Kembali pada isi materi pada buku ini. Kinerja konstruksi baja tergantung cara merangkainya. Hal itu juga ditentukan oleh sistem sambungan dan cara pelaksanaannya. Meskipun alat sambung pada konstruksi baja yang umum hanya dua, yaitu [1] baut mutu tinggi dan [2] sistem las, ternyata implementasinya luas dan sangat bervariasi. Batasannya hanya imajinasi sang insinyurnya saja. Meskipun demikian ketentuan AISC (2010) tentang sambungan, yaitu Chapter J - Design of Connections, sangat normatif. Hanya dimuat dalam 34 halaman saja. Ini tentu relatif sedikit jika dibanding materi perencanaan bagian lain.

Untuk mengatasi kesenjangan maka “Bab 8 - Sambungan Struktur” pada buku ini akan membahas secara mendetail filosofi tentang : mekanisme slip-kritis dan kaitannya terhadap pengencangan baut mutu tinggi, juga mengapa mekanisme tumpu harus dievaluasi. Juga dijelaskan mengapa sistem sambungan dengan las, yang secara teori adalah sistem yang terbaik, karena dapat menyatukan dua elemen baja terpisah menjadi satu kesatuan. Meskipun dijelaskan juga mengapa sistem las hanya disarankan untuk sambungan yang dikerjakan di bengkel fabrikasi. Adapun sistem sambungan di lapangan harus dengan sistem baut mutu tinggi.

Untuk aplikasi perencanaan akan dibahas tentang sambungan balok yang mengikuti syarat AISC dan AASHTO, juga sistem sambungan end-plate, sistem base plate kolom. Pada bagian akhir bab tersebut dibahas secara detail perencanaan baut angkur terkini, mengacu ACI 318M-11, yang juga menjadi rujukan dari peraturan beton Indonesia terbaru, yaitu SNI 2847:2013 . Salah satu hal penting dalam buku ini adalah adanya pembahasan lengkap tentang Direct Analysis Method (DAM), analisis stabilitas baru yang menjadi andalan AISC (2010). Untuk itu akan ada dua bab khusus, yaitu Bab 9 (teori DAM) dan Bab 10 (aplikasi DAM). Ini penting, karena DAM adalah analisis stabilitas berbasis komputer yang pertama dimuat pada peraturan perencanaan secara resmi. Syarat komputer DAM tidak sekedar otomatisasi untuk kecepatan, tapi untuk mengantisipasi hal-hal yang memang sebelumnya tidak bisa diatasi jika digunakan metode manual yang sudah ada. Wiryanto Dewobroto - Struktur Baja

xxxiii

Tujuan utama buku ini ditulis adalah untuk proses pembelajaran Struktur Baja, tetapi para praktisi juga mendapatkan keuntungan memilikinya. Pada Bab 6 tentang balok lentur, telah disusun puluhan tabel bantu berdasarkan data semua profil I hot-rolled standar JIS, BS dan AISC metrik. Dengan tabel bantu maka hitungan perencanaan profil I untuk balok yang umumnya menghabiskan satu atau dua halaman, dapat dikerjakan cukup dengan 3 atau 4 baris hitungan saja. Dengan cara ini tentu dapat dievaluasi berbagai pilihan profil I untuk struktur balok secara cepat dan optimal. Akhir kata, buku ini selesai karena ada bantuan banyak pihak, baik secara langsung maupun tak langsung. Untuk itu penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada :

Mahasiswa bimbingan kerja praktek dan tugas akhir, di Jurusan Teknik Sipil UPH dan Program Magister Teknik Sipil, Untar. Dari merekalah diperoleh banyak data-data primer sekaligus konfirmasi atau verifikasi materi yang ditulisnya.

Para asisten dosen mata kuliah Struktur Baja di UPH, sdr. Hendrik Wijaya, ST., MT. dan sdri. Nike Triclareza, ST., yang selama ini dapat mendukung dinamika perkuliahan yang selalu berkembang. Mereka berdua juga yang membantu menemukan banyak kesalahan ketik sewaktu memeriksa naskah buku ini sebelum naik cetak. Pada saat penulisan, beberapa bab dikirim untuk diminta pendapat kepada para teman sejawat ahli yang relevan, dan tanggapannya positip. Untuk itu tentunya diucapkan banyak terima kasih, para teman sejawat ahli yang dimaksud adalah: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Prof. Bambang Suryoatmono, Ph.D – Unpar, Bandung Prof. Dr.-Ing. Johannes Tarigan – USU, Medan Ali Awaludin, Ph.D – UGM, Yogyakarta Dr.-Ing. Josia Irwan Rastandi – UI, Jakarta Ir. Wawan Chendrawan, MT. – PT. Gistama, Jakarta Dr. Yosafat Aji Pranata – UK Maranatha, Bandung Prof. Ir. Roesdiman Soegiarso, M.Sc., Ph.D. – Untar, Jakarta Prof. Ir. Adang Surahman, M.Sc., Ph.D. – ITB, Bandung

Dukungan positip di atas membuat penulis bertambah semangat menyelesaikan buku ini. Tidak terasa jumlah halaman melebihi buku sebelumnya. Ini ternyata menimbulkan persoalan yang baru, biaya cetak yang tinggi. Meskipun begitu, penulis bersyukur karena masih mendapatkan kepercayaan tinggi dari pelaku dunia usaha, yang meyakini benar bahwa buku ini sangat penting. Karena ada

xxxiv

Kata Sambutan

kepercayaan itulah maka mereka mau memberikan sponsor untuk mengatasi permasalahan di atas. Untuk itu penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada para perusahaan yang berkenan mau memberikan sponsor, sebagai berikut. 1. PT. Adinata Surya Pratama 2. PT. Agung Utama Persada 3. PT. Catur Inti Dinamika 4. PT. Cemara Geo Engineering 5. PT. Cipta Sukses 6. PT. Delta Koni 7. PT. Fyfe Fibrwrap Indonesia 8. PT. Gistama Intisemesta 9. PT. Meindhardt Indonesia 10. PT. Petrolog Konstruksi Utama 11. PT. Pratama Daya CM 12. PT. Putracipta Jayasentosa 13. PT. Rekatama Konstruksindo 14. PT. Risen Engineering Consultant 15. PT. Sinergi Pandu Dinamika

Suasana kerja yang kondusif di Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Pelita Harapan tentu akan menciptakan suasana hati yang baik untuk menulis. Untuk itu semua maka penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada para pimpinannya, yaitu Bapak Rektor, Dr. (Hon) Jonathan L. Parapak, M.Eng.Sc, Bapak Dekan, Prof. Dr. Manlian Ronald A. Simanjuntak, ST, MT, IAI, dan juga Ketua Jurusan Teknik Sipil, Bapak Dr.-Ing. Jack Widjajakusuma. Kepada Bapak Dr.-Ing. Jack Widjajakusuma juga diucapkan banyak terima kasih atas partisipasi lembaga yang dipimpinnya, Penerbit Jurusan Teknik Sipil UPH, yang berperan langsung atas kelahiran buku ini. Bagaimanapun juga ini adalah buku pertama yang dicetak dalam skala besar untuk didistribusikan secara nasional bekerja sama dengan LUMINA Press (http://lumina-press.com). Semoga kedepannya masih dapat dilanjutkan kerja sama seperti ini.

Diucapkan juga terima kasih kepada dosen senior sekaligus mentor penulis di bidang rekayasa struktur secara profesional, yaitu Prof. Dr.-Ing. Harianto Hardjasaputra, atas keteladanan yang diberikan sejak perkenalan pertama 26 tahun yang lalu ketika bertemu di dunia praktis (konsultan rekayasa), sampai akhirnya beliau mulai berkiprah di akademisi mengembangkan Jurusan Teknik Sipil UPH dari sejak awal berdirinya. Wiryanto Dewobroto - Struktur Baja

xxxv

Proses penulisan buku ini secara tidak terasa telah menghabiskan waktu hampir dua tahun lamanya, yang dimulai sejak diterbitkannya buku sebelumnya, ”Komputer Rekayasa Struktur dengan SAP2000”, April 2013. Selama itu pula banyak waktu bagi keluarganya yang tersita. Untuk itu penulis juga ingin mengucapkan banyak terima kasih atas pengertian yang diberikan, yaitu kepada istri terkasih Yosephine Kuntari Hestun Art Putranti, yang mengisi waktu secara positip sebagai Lektor, juga anak kedua Ignatius Harry Cahiadharma sebagai Misdinar, semuanya di Gereja Katolik Santo Bartolomeus, Bekasi. Juga kepada anak sulungku, Agatha Magistalia Cahiadewi yang saat ini sedang menyelesaikan studi di FK Undip, Semarang dan yang mampu menambah uang sakunya sendiri selaku Beswan Djarum 2015, serta masih bisa aktif untuk selalu melakukan kontak telpon setiap hari dengan anggota keluarga. Suasana keluarga yang damai dan sejahtera ini pula yang tentunya membuat penulis dapat berkonsentrasi penuh dan menghasilkan buku ini. Akhirnya kepada teman-teman dan anggota keluarga di Jakarta atau keluarga besar di Yogyakarta yang tidak dapat disebutkan satu persatu, sekali lagi diucapkan banyak terima kasih. Semoga Tuhan yang Maha Esa pencipta alam semesta memberikan balasan yang setimpal atas semua, baik moril maupun materiil yang diberikan. Demikian harapan penulis dan juga isi buku yang ditulisnya. Semoga buku ini dapat berguna bagi masyarakat terkait. Tuhan memberkati kita semua.

Taman Galaxi-Bekasi & Citra Raya-Cikupa, 24 Maret 2015 Dr. Ir. Wiryanto Dewobroto, MT.

Jurusan Teknik Sipil, FaST, Universitas Pelita Harapan Lippo Karawaci, Tangerang

Catatan : hari ini, Selasa tanggal 24 Maret 2015 merupakan hari istimewa karena inilah hari ulang tahun ibuku, B.M Nemiarni Sri Hardjono pada usianya yang ke 74 tahun. Aku baru saja menelpon beliau, mengucapkan rasa syukurku bahwa pada usiaku yang ke50 ini beliau masih menemaniku. Maklum, semua suksesku adalah berkat doa beliau. Terima kasih ibu, jasamu tidak terbalaskan.

xxxvi

Kata Sambutan

Takut akan TUHAN adalah permulaan pengetahuan, . . . [Amsal 1:7]

SINERGI PT. SINERGI PANDU DINAMIKA Engineering and Project / Construction Management Consultant Wisma Aldiron Lt 3 Suite #317-C Jl. Gatot Subroto No. 72 - Jakarta Selatan  021-84902122 / 021-7975339  [email protected] / [email protected]

PT. DELTAKONI  : 021 88390851 021 80338106  : 021 88390851 HP : 0818 0417 2749 0811 1751 647  : [email protected]

We serve for Structure Design, Quantity Surveyor, Value Engineering, and Building Audit

Our Vision is to be a leader in the construction arena, so that : 1. We always prepare and ready to embrace new challenges 2. We always ready to offer cost effective and innovative total solutions to our clients 3. Commitment → we believe commitment is the key of success 4. On time → our client goal is our goal 5. We always give the best effort to client for effective and economics design