RPS FT12417 · Ganjil 2026/2027
Struktur Baja I
Baja adalah bahan yang kuat, lentur, dan cepat dipasang, tetapi langsing sehingga mudah tertekuk dan sambungannya menentukan keselamatan seluruh struktur. Mata kuliah ini membahas batang tarik, batang tekan, serta sambungan baut dan las menurut SNI 1729:2020.
Kuda-kuda baja gudang: batang tarik, batang tekan, dan sambungan pelat buhul. Seret untuk memutar, cubit atau gulir untuk memperbesar.
Cara belajar di kelas ini
Kasus berjalan: kuda-kuda baja gudang di Meulaboh
Satu gudang fiktif dipakai sepanjang semester. Gaya batang sudah dihitung dari analisis struktur (seperti di kelas Analisa Struktur I).
| Elemen | Data | Minggu |
|---|---|---|
| Kuda-kuda | Bentang 16 m, jarak antarkuda-kuda 5 m, mutu baja BJ 37 | 1–2 |
| Batang bawah (tarik) | D = 95 kN, Lr = 30 kN, W = 40 kN; panjang 2,0 m; profil 2L dengan pelat buhul 10 mm | 2–5 |
| Batang atas (tekan) | Pu = 210 kN, panjang 2,15 m, profil siku ganda | 9 |
| Kolom | Pu = 750 kN, tinggi 5 m, profil H | 6–7, 9 |
| Sambungan | Baut M16 A325 dan las sudut E70XX pada pelat buhul | 10–13 |
Capaian pembelajaran
| Kode | Rumusan |
|---|---|
| CPL-2 | Mampu menerapkan pemikiran logis, kritis, sistematis, dan inovatif serta memanfaatkan teknologi informasi dan perangkat digital dalam pengembangan dan penerapan ilmu teknik sipil. |
| CPL-4 | Mampu menerapkan pengetahuan matematika, sains alam, ilmu material, dan dasar-dasar rekayasa untuk memperoleh pemahaman menyeluruh tentang prinsip teknik sipil. |
| CPL-5 | Mampu mengidentifikasi, merumuskan, menganalisis, dan menyelesaikan masalah rekayasa kompleks di bidang struktur, geoteknik, transportasi, sumber daya air, dan manajemen konstruksi. |
| CPMK-1 | Mahasiswa mampu menerapkan sifat baja struktural dan konsep desain faktor beban dan ketahanan. |
| CPMK-2 | Mahasiswa mampu menganalisis dan mendesain batang tarik, batang tekan, serta sambungan baut dan las sesuai SNI 1729. |
| CPMK-3 | Mahasiswa mampu menggunakan tabel profil dan lembar kerja untuk perhitungan desain secara sistematis. |
Rencana pembelajaran 16 minggu
| Mg | Materi | CPMK | Penilaian | Bobot |
|---|
Rencana evaluasi
| Unsur nilai | Metode | CPMK-1 | CPMK-2 | CPMK-3 | Total |
|---|---|---|---|---|---|
| Kuis | Kognitif – kuis | 7 | 8 | 0 | 15 |
| UTS | Kognitif – ujian tengah semester | 6 | 9 | 0 | 15 |
| UAS | Kognitif – ujian akhir semester | 7 | 10 | 3 | 20 |
| Partisipasi | Aktivitas partisipatif | 15 | 9 | 4 | 28 |
| Case method | Kognitif – tugas | 0 | 14 | 8 | 22 |
| Jumlah | 35 | 50 | 15 | 100 |
Pustaka
- Badan Standardisasi Nasional. (2020). SNI 1729:2020 Spesifikasi untuk Bangunan Gedung Baja Struktural. BSN.
- Segui, W. T. (2018). Steel Design (6th ed.). Cengage Learning.
- Setiawan, A. (2013). Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD (Edisi ke-2). Erlangga.
- Pendukung: Salmon, C. G., Johnson, J. E., & Malhas, F. A. (2009). Steel Structures: Design and Behavior (5th ed.). Pearson.
Satuan: gaya kN, tegangan MPa, panjang mm. Desimal memakai koma. Media: Microsoft Excel, laptop, layar, proyektor.
Minggu 1 · CPMK-1
Baja yang meleleh sebelum putus
Baja struktural bersifat daktail: setelah mencapai tegangan leleh, ia memanjang banyak sebelum putus. Sifat inilah yang memberi peringatan sebelum runtuh dan menjadi dasar seluruh perencanaan baja.
Kolom baja dan kolom beton dengan kekuatan sama: mengapa kolom baja jauh lebih ramping, dan apa akibatnya?
Profil baja canai panas: WF, H, siku, dan siku ganda. Ubah profil di kalkulator untuk melihat bentuknya.
Konsep inti kurva tegangan-regangan
- Daerah elastis: tegangan sebanding regangan, E = 200.000 MPa. Beban dilepas, baja kembali ke panjang semula.
- Leleh (Fy): regangan bertambah tanpa tambahan tegangan, dari sekitar 0,0012 sampai 10–15 kali lipatnya.
- Pengerasan regangan: tegangan naik lagi sampai kuat tarik Fu, lalu penampang menyempit dan putus.
| Mutu | Fy (MPa) | Fu (MPa) |
|---|---|---|
| BJ 37 | 240 | 370 |
| BJ 41 | 250 | 410 |
| BJ 50 | 290 | 500 |
| BJ 55 | 410 | 550 |
| Kelebihan | Kekurangan |
|---|---|
| Kuat dan ringan; rasio kekuatan terhadap berat tinggi | Mudah berkarat, terutama di daerah pesisir seperti Meulaboh |
| Daktail: memberi peringatan sebelum runtuh, baik untuk daerah gempa | Kekuatan turun cepat pada suhu tinggi (kebakaran) |
| Fabrikasi di pabrik, pemasangan cepat, dapat dibongkar | Langsing, sehingga tekuk sering menentukan |
| Mutu seragam dan terkendali | Sambungan memerlukan detail dan pengawasan yang cermat |
Bedah soal: perpanjangan batang tarik
Batang bawah kuda-kuda 2L 60×60×6 (A = 1.368 mm²) sepanjang 2.000 mm, BJ 37, memikul gaya layan 125 kN.
- f = 125.000/1.368 = 91,4 MPa < Fy = 240 MPa → masih elastis
- ε = 91,4/200.000 = 0,000457 ; ΔL = 0,000457 × 2.000 = 0,91 mm
- Saat leleh εy = 240/200.000 = 0,0012 → ΔL = 2,4 mm; sebelum putus regangan bisa mencapai lebih dari 0,20 (400 mm)
Pada beban layan batang hanya memanjang kurang dari 1 mm. Kemampuan memanjang ratusan kali lipat sebelum putus adalah cadangan keselamatan yang tidak dimiliki bahan getas.
Cek pemahaman
Soal 1Daktilitas baja penting karena…
Bahan daktail tidak putus tiba-tiba; tegangan berpindah ke bagian lain yang masih elastis.
Diskusi 1.1 — Bangunan baja di sekitar kampus
Minggu 2 · CPMK-1
Beban diperbesar, kekuatan diperkecil
Desain faktor beban dan ketahanan (DFBK atau LRFD) menjaga agar peluang kegagalan kecil: beban dikalikan faktor lebih besar dari 1 karena bisa lebih berat dari perkiraan, kekuatan dikalikan faktor lebih kecil dari 1 karena bahan dan pelaksanaan bisa lebih lemah.
Mengapa beban mati dikalikan 1,2, sedangkan beban hidup 1,6?
Konsep inti Ru ≤ φRn
Bedah soal: gaya rencana batang bawah kasus berjalan
Gaya batang bawah kuda-kuda akibat beban mati D = 95 kN, beban hidup atap Lr = 30 kN, dan angin W = 40 kN (semuanya tarik). Tidak ada beban hidup lantai dan gempa.
- 1,4D = 133 kN
- 1,2D + 0,5Lr = 114 + 15 = 129 kN
- 1,2D + 1,6Lr + 0,5W = 114 + 48 + 20 = 182 kN
- 1,2D + 1,0W + 0,5Lr = 114 + 40 + 15 = 169 kN
- 0,9D + 1,0W = 85,5 + 40 = 125,5 kN
Gaya rencana Pu = 182 kN tarik dari kombinasi ke-3. Bila angin bekerja menghisap (W bertanda negatif), kombinasi 0,9D + 1,0W harus diperiksa karena batang bisa berbalik menjadi tekan.
Bank soal soal per NIM
Cek pemahaman
Soal 1Kombinasi 0,9D + 1,0W dipakai untuk memeriksa…
Beban mati kecil kurang menahan pengaruh angin yang berlawanan arah.
Minggu 3 · CPMK-1
Batang tarik putus di lubang baut
Lubang baut mengurangi luas yang menahan gaya. Selain itu, bila hanya sebagian penampang yang disambung, gaya tidak tersebar merata di dekat sambungan (shear lag). Luas neto efektif memperhitungkan keduanya.
Mengapa lubang baut yang dipasang zig-zag kadang lebih baik daripada lubang yang sejajar?
Pelat tarik dengan lubang baut: garis putus lurus dan zig-zag.
Konsep inti An dan Ae
Bedah soal 1: pelat dengan lubang zig-zag
Pelat 200 × 10 mm, baut M20 (lebar lubang neto 22 + 2 = 24 mm). Garis lurus melewati 2 lubang; garis zig-zag melewati 3 lubang dengan 2 diagonal, s = 50 mm dan g = 60 mm.
- Ag = 200 × 10 = 2.000 mm²
- Garis lurus An = (200 − 2 × 24) × 10 = 1.520 mm²
- Garis zig-zag An = (200 − 3 × 24 + 2 × 50²/(4 × 60)) × 10 = (200 − 72 + 20,8) × 10 = 1.488 mm²
- Batas pelat sambungan An ≤ 0,85Ag = 1.700 mm² → An = 1.488 mm²
Garis zig-zag menentukan (1.488 mm²). Memperbesar jarak s atau mengurangi lubang pada satu garis menaikkan luas neto.
Bedah soal 2: siku ganda batang bawah kasus berjalan
2L 60×60×6 (A = 684 mm² per siku, x̄ = 17,2 mm) disambung pada satu kaki dengan 3 baut M16 sebaris, jarak 50 mm (l = 100 mm).
- An = 2 × (684 − 1 × 20 × 6) = 1.128 mm²
- Kasus 2 U = 1 − 17,2/100 = 0,828; kasus 8 (3 baut) U = 0,60 → pakai yang lebih besar 0,828
- Ae = 0,828 × 1.128 = 934 mm²
Hanya 68% luas bruto (1.368 mm²) yang efektif menahan fraktur. Memperpanjang sambungan (lebih banyak baut) menaikkan U.
Bank soal soal per NIM
Kuis 1 latihan sebelum kuis
Soal 1Shear lag terjadi karena…
Bagian yang tidak disambung baru ikut memikul gaya pada jarak tertentu dari sambungan.
Minggu 4 · CPMK-2
Tiga cara batang tarik gagal
Batang tarik dapat leleh di sepanjang badannya, putus di penampang lubang, atau sobek di sambungan dengan pola geser dan tarik (geser blok). Kekuatan rencana adalah yang terkecil dari ketiganya.
Mengapa faktor ketahanan untuk leleh (0,90) lebih besar daripada untuk fraktur (0,75)?
Konsep inti leleh, fraktur, geser blok
Bedah soal: kekuatan batang bawah kasus berjalan
2L 60×60×6 BJ 37 (Fy = 240, Fu = 370 MPa), Ag = 1.368 mm², Ae = 934 mm² (minggu 3). Tiap siku: 3 baut M16 jarak 50 mm, jarak tepi 30 mm, garis baut 35 mm dari punggung siku. Pu = 182 kN.
- Leleh: 0,9 × 240 × 1.368 = 295,5 kN
- Fraktur: 0,75 × 370 × 934 = 259,1 kN
- Geser blok per siku Agv = (2 × 50 + 30) × 6 = 780 ; Anv = 780 − 2,5 × 20 × 6 = 480 ; Ant = (25 − 0,5 × 20) × 6 = 90 mm²
- Rn = min(0,6 × 370 × 480 + 370 × 90 ; 0,6 × 240 × 780 + 370 × 90) = min(139,9 ; 145,6) = 139,9 kN
- Dua siku φRn = 0,75 × 2 × 139,9 = 209,8 kN
φPn = 209,8 kN (geser blok menentukan) ≥ Pu = 182 kN, aman. Geser blok sering terlupakan padahal pada sambungan pendek justru menentukan.
Bank soal soal per NIM
Cek pemahaman
Soal 1Bila jarak tepi baut diperbesar, kekuatan geser blok…
Agv dan Anv bertambah.
Minggu 5 · CPMK-2
Memilih profil siku yang paling ringan
Desain batang tarik adalah proses memilih profil sehingga ketiga kekuatan memenuhi, kelangsingan dibatasi agar batang tidak bergetar atau melendut, dan sambungan bisa ditata.
Batang tarik tidak mungkin tertekuk. Mengapa kelangsingannya tetap dibatasi?
Konsep inti langkah desain
Bedah soal: desain batang bawah kasus berjalan
Pu = 182 kN, panjang 2.000 mm, BJ 37, siku ganda dengan 3 baut M16 sebaris pada satu kaki.
- Ag ≥ 182.000/(0,9 × 240) = 843 mm²
- Ae ≥ 182.000/(0,75 × 370) = 656 mm²
- rmin ≥ 2.000/300 = 6,7 mm
- Coba 2L 50×50×5: Ag = 950 mm², An = 2(475 − 20 × 5) = 750 mm², U = 1 − 14,3/100 = 0,857, Ae = 643 mm² fraktur 0,75 × 370 × 643 = 178,4 kN < 182 kN ✗
- Coba 2L 50×50×6: Ae = 0,853 × 2(564 − 20 × 6) = 757 mm² leleh 243,6 ; fraktur 210,2 ; geser blok 199,8 kN → φPn = 199,8 kN ≥ 182 kN ✓ (rasio 0,91)
- 2L 60×60×6 leleh 295,5 ; fraktur 259,1 ; geser blok 209,8 kN ; L/r = 108
2L 50×50×5 gagal tipis pada fraktur; 2L 50×50×6 adalah profil teringan yang memenuhi. Kasus berjalan memakai 2L 60×60×6 (satu ukuran lebih besar) agar batang bawah seragam sepanjang bentang, kaki cukup lebar untuk baut dan pelat kopel, dan ada cadangan bila angin hisap membalik gaya menjadi tekan. Kalkulator di atas memeriksa leleh, fraktur, geser blok, kelangsingan, dan kecukupan kaki untuk tata letak baut yang diisikan.
Bank soal soal per NIM
Tugas 1 · Case method
Cek pemahaman
Soal 1Batas L/r ≤ 300 pada batang tarik bertujuan…
Batang tarik yang sangat langsing mudah bergetar oleh angin atau mesin.
Minggu 6 · CPMK-1
Batang tekan gagal dengan melengkung
Batang tekan yang langsing tiba-tiba melengkung ke samping jauh sebelum bahannya leleh. Euler menunjukkan bahwa beban tekuk bergantung pada kekakuan lentur dan kuadrat panjangnya, bukan pada kekuatan baja.
Bila panjang kolom digandakan, berapa kali beban tekuknya berkurang?
Bentuk tekuk kolom untuk berbagai kondisi ujung. Pilih kondisi ujung di kalkulator.
Konsep inti Euler, K, dan kelangsingan elemen
| Kondisi ujung | K teoretis | K desain yang dianjurkan |
|---|---|---|
| Jepit – jepit | 0,5 | 0,65 |
| Jepit – sendi | 0,7 | 0,80 |
| Jepit – jepit dapat bergoyang | 1,0 | 1,2 |
| Sendi – sendi | 1,0 | 1,0 |
| Jepit – bebas | 2,0 | 2,1 |
| Sendi – jepit dapat bergoyang | 2,0 | 2,0 |
Bedah soal: tekuk Euler kolom H 150×150
Kolom H 150×150×7×10 (A = 4.014 mm², ry = 37,5 mm) setinggi 4 m, kedua ujung sendi, BJ 37.
- KL/ry = 1,0 × 4.000/37,5 = 106,8
- Fe = π² × 200.000/106,8² = 173,1 MPa
- Pe = 173,1 × 4.014 = 695 kN, sedangkan A·Fy = 963 kN
- Kelangsingan elemen b/2tf = 7,5 < 16,2 ; h/tw = 15,4 < 43,0 → tidak langsing
- Bila ujung atas dan bawah dijepit (K = 0,65) KL/r = 69,4 → Fe = 410 MPa
Kolom sendi-sendi tertekuk pada 72% beban lelehnya. Menjepit ujung-ujungnya hampir melipatgandakan tegangan tekuk elastis, menunjukkan betapa pentingnya kondisi ujung dan pengaku lateral.
Cek pemahaman
Soal 1Panjang kolom digandakan, beban tekuk Euler menjadi…
Pe ∝ 1/L².
Minggu 7 · CPMK-2
Kurva kolom SNI 1729
Kolom nyata tidak lurus sempurna dan menyimpan tegangan sisa dari proses pabrikasi. Karena itu kekuatan kolom sedang lebih kecil dari Euler maupun dari leleh; SNI 1729 merangkumnya dalam satu kurva.
Mengapa kolom yang sangat pendek tidak bisa memikul lebih dari A·Fy, dan kolom yang sangat panjang lebih kecil dari Euler?
Konsep inti Pasal E3
Bedah soal: kolom gudang kasus berjalan
Kolom H 200×200×8×12 BJ 37 (A = 6.353 mm², rx = 86,2 mm, ry = 50,2 mm), tinggi 5 m, Kx = Ky = 1,0. Pu = 750 kN.
- KL/rx = 58,0 ; KL/ry = 5.000/50,2 = 99,6 → menentukan
- Fe = π² × 200.000/99,6² = 199,0 MPa
- 99,6 ≤ 136 → Fcr = 0,658240/199,0 × 240 = 144,9 MPa
- φPn = 0,9 × 144,9 × 6.353 = 828,4 kN ≥ 750 kN ✓
- Elemen b/2tf = 8,3 < 16,2 ; h/tw = 18,8 < 43,0 → tidak langsing
Kolom aman dengan rasio 0,91. Sumbu lemah menentukan; memasang balok pengaku di tengah tinggi pada arah sumbu lemah (KyL = 2,5 m) akan menaikkan kekuatan secara signifikan. Coba di kalkulator.
Bank soal soal per NIM
Kuis 2 latihan sebelum kuis
Soal 1Pada kolom WF tanpa pengaku, sumbu yang biasanya menentukan adalah…
KL/ry lebih besar, sehingga Fcr lebih kecil.
Minggu 8 · CPMK-1 dan CPMK-2
Ujian Tengah Semester
Ujian tertulis materi pertemuan 1–7. Bobot 15%.
Kisi-kisi
| No. | Materi | Bentuk | Porsi |
|---|---|---|---|
| 1 | Sifat baja dan kombinasi beban | Uraian + hitungan | 15% |
| 2 | Luas neto dan shear lag | Hitungan | 20% |
| 3 | Kuat tarik dan geser blok | Hitungan | 25% |
| 4 | Tekuk dan klasifikasi penampang | Hitungan | 15% |
| 5 | Kuat tekan rencana | Hitungan | 25% |
Contoh soal dan pembahasan
Soal: Pelat 150 × 12 mm BJ 41 disambung dengan 2 baut M20 sebaris tegak lurus gaya. Hitung kuat tarik rencana (U = 1).
- Ag = 1.800 mm² → leleh 0,9 × 250 × 1.800 = 405 kN
- An = (150 − 2 × 24) × 12 = 1.224 mm² ≤ 0,85Ag = 1.530 → fraktur 0,75 × 410 × 1.224 = 376,4 kN
φPn = 376 kN (fraktur), belum termasuk geser blok.
Soal: WF 250×125×6×9 BJ 37, L = 3 m, K = 1,0 (ry = 28,2 mm, A = 3.697 mm²). Hitung φPn.
- KL/r = 106,4 ; Fe = 174,4 MPa ; Fcr = 0,6581,376 × 240 = 134,8 MPa
- φPn = 0,9 × 134,8 × 3.697 = 448 kN
Periksa juga kelangsingan badan: h/tw = 36,0 < 43,0, tidak langsing.
Bank soal soal per NIM
Minggu 9 · CPMK-2
Siku ganda yang bekerja sebagai satu batang
Batang tekan rangka atap sering memakai dua siku yang dipisah pelat buhul. Agar keduanya bekerja bersama, siku-siku dihubungkan dengan pelat kopel; jarak pelat kopel menentukan kelangsingan termodifikasi.
Dua siku tanpa pelat kopel dan dua siku dengan pelat kopel setiap 50 cm: mana yang lebih kuat menahan tekan, dan mengapa?
Konsep inti kelangsingan termodifikasi
Bedah soal: batang atas kuda-kuda kasus berjalan
Pu = 210 kN, L = 2.150 mm, K = 1,0, BJ 37. Coba 2L 70×70×7 dengan pelat buhul 10 mm: A = 1.862 mm², rx = 21,5 mm, ry = 33,1 mm; satu siku rv = 13,8 mm. Pelat kopel dipasang setiap seperempat bentang (a = L/4 = 537,5 mm).
- Kelangsingan elemen b/t = 10 ≤ 0,45√(200.000/240) = 13,0 → tidak langsing
- KL/rx = 2.150/21,5 = 99,8 ; (KL/ry)₀ = 2.150/33,1 = 65,0
- Pelat kopel dilas a/ri = 537,5/13,8 = 39,1 ≤ 40 → (KL/ry)m = 65,0 < 99,8 → sumbu x menentukan (dengan baut kencang tangan: √(65,0² + 39,1²) = 75,8, tetap lebih kecil dari 99,8)
- Fe = 198,2 MPa ; Fcr = 0,658240/198,2 × 240 = 144,6 MPa
- φPn = 0,9 × 144,6 × 1.862 = 242,3 kN ≥ 210 kN ✓
- Syarat jarak pelat kopel a/ri = 38,9 ≤ 0,75 × 99,8 = 74,9 ✓
2L 70×70×7 dengan pelat kopel setiap 537,5 mm memenuhi (rasio 0,87). Tanpa pelat kopel, kedua siku bekerja sendiri-sendiri dengan rv = 13,8 mm dan KL/r = 156: kekuatannya turun menjadi 119 kN.
Bank soal soal per NIM
Tugas 2 · Case method
Cek pemahaman
Soal 1Memperkecil jarak pelat kopel akan…
Suku Kia/ri mengecil.
Minggu 10 · CPMK-2
Baut putus atau pelat sobek?
Sambungan baut tipe tumpu menyalurkan gaya melalui batang baut yang menekan dinding lubang. Baut bisa putus tergeser, atau pelat di depan baut bisa sobek dan lubangnya memanjang.
Mengapa sambungan siku ganda dengan pelat buhul di tengahnya lebih kuat per baut daripada sambungan satu siku?
Sambungan baut siku ganda pada pelat buhul: baut tergeser pada dua bidang.
Konsep inti tiga kekuatan baut
Bedah soal: baut M16 pada siku ganda kasus berjalan
Baut M16 A325-N (lubang 18 mm), geser ganda (pelat buhul 10 mm di antara dua siku 6 mm), BJ 37. Jarak tepi 30 mm, jarak antarbaut 50 mm.
- Geser Ab = 201 mm² → 0,75 × 372 × 201 × 2 = 112,2 kN/baut
- Tumpu pada pelat buhul (t = 10 mm lebih kecil dari 2 × 6 mm), baut tepi lc = 30 − 9 = 21 mm → 0,75 × min(1,2 × 21 × 10 × 370 ; 2,4 × 16 × 10 × 370) = 0,75 × 93,2 = 69,9 kN
- Baut dalam lc = 50 − 18 = 32 mm → 0,75 × min(142,1 ; 142,1) = 106,6 kN
- Tiga baut φRn = 69,9 + 2 × 106,6 = 283,1 kN (tumpu menentukan)
Kekuatan 283 kN ≥ 182 kN. Tumpu pada pelat buhul menentukan, bukan geser baut. Jarak tepi yang lebih besar menaikkan kekuatan baut tepi.
Bank soal soal per NIM
Cek pemahaman
Soal 1Pada sambungan geser ganda, kekuatan geser baut…
Baut harus putus pada dua bidang sekaligus.
Minggu 11 · CPMK-2
Menata baut dan mencegah slip
Jarak baut menentukan apakah pelat di antaranya cukup kuat dan apakah kunci pas bisa masuk. Pada sambungan yang tidak boleh bergeser, baut dikencangkan dengan gaya pratarik sehingga gaya disalurkan oleh gesekan antarpelat.
Sambungan pada balok jembatan yang dilewati truk setiap hari: mengapa harus tipe kritis slip?
Konsep inti jarak dan slip
Bedah soal: jumlah baut batang bawah
Pu = 182 kN, baut M16 A325, geser ganda, pelat buhul 10 mm BJ 37, jarak tepi 30 mm, jarak antarbaut 50 mm. Bandingkan tipe tumpu dan kritis slip (kelas A).
- Tipe tumpu: dari minggu 10, 1 baut tepi + baut dalam 2 baut = 69,9 + 106,6 = 176,5 kN < 182 → 3 baut = 283,1 kN ✓
- Kritis slip per baut 1,0 × 0,30 × 1,13 × 1,0 × 91 × 2 = 61,7 kN → n = 182/61,7 = 2,95 → 3 baut
- Jarak 50 mm ≥ 3 × 16 = 48 mm ✓ ; tepi 30 mm ≥ 22 mm ✓
Tiga baut cukup untuk kedua tipe. Untuk kritis slip, kekuatan tumpu tetap harus diperiksa karena sambungan dapat slip pada beban ekstrem.
Bank soal soal per NIM
Kuis 3 latihan sebelum kuis
Soal 1Pada sambungan kritis slip, gaya disalurkan terutama oleh…
Selama tidak slip, baut tidak menyentuh dinding lubang.
Minggu 12 · CPMK-2
Las sudut memikul geser pada lehernya
Las sudut adalah sambungan las yang paling umum. Penampang kritisnya adalah leher las, yaitu tinggi segitiga las dari akar ke permukaan, dan gaya dipikul sebagai geser di sepanjang leher itu.
Mengapa las sudut 4 mm di tepi siku 6 mm diizinkan, sedangkan 5 mm tidak?
Siku yang dilas ke pelat buhul dengan las sudut memanjang di punggung dan ujung kaki siku.
Konsep inti leher las
Bedah soal: las siku batang bawah
Setiap siku L 60×60×6 memikul 182/2 = 91 kN, dilas ke pelat buhul 10 mm dengan las sudut memanjang E70XX. Pelat tertipis 6 mm (kaki siku).
- Ukuran las wmin = 3 mm (t = 6) ; wmaks di tepi kaki siku = 6 − 2 = 4 mm → pakai w = 4 mm
- Kekuatan per mm 0,75 × 0,6 × 490 × 0,707 × 4 = 623,6 N/mm
- Logam dasar kaki siku per mm min(0,6 × 240 × 6 ; 0,75 × 0,6 × 370 × 6) = min(864 ; 999) = 864 N/mm → las menentukan
- L perlu = 91.000/623,6 = 146 mm per siku
- Pembagian las punggung dan ujung kaki agar seimbang terhadap titik berat siku (x̄ = 17,2 mm) Lpunggung = 146 × (60 − 17,2)/60 = 104 mm ; Lujung = 42 mm
Pakai las 4 mm: 105 mm di punggung siku dan 45 mm di ujung kaki untuk setiap siku. Pembagian ini mencegah eksentrisitas pada sambungan.
Bank soal soal per NIM
Cek pemahaman
Soal 1Las sudut yang dibebani melintang (θ = 90°) lebih kuat sekitar…
1 + 0,5 sin1,590° = 1,5.
Minggu 13 · CPMK-2
Pelat buhul juga harus dihitung
Pelat buhul menyatukan beberapa batang di satu titik. Ia bisa leleh pada penampang Whitmore, sobek dengan pola geser blok, atau tertekuk bila menerima tekan. Garis kerja semua batang sebaiknya bertemu di satu titik.
Mengapa gaya dari tiga baut dianggap menyebar dengan sudut 30° di dalam pelat buhul?
Titik buhul kuda-kuda: batang bawah, diagonal, dan vertikal bertemu di pelat buhul.
Konsep inti penampang Whitmore
Bedah soal: pelat buhul batang bawah kasus berjalan
Batang bawah 2L 60×60×6 dengan 3 baut M16 satu garis (l = 100 mm), pelat buhul 10 mm BJ 37, Pu = 182 kN.
- Lw = 2 × 100 × tan 30° + 0 = 115,5 mm
- Leleh Whitmore 0,9 × 240 × 115,5 × 10 = 249,4 kN ≥ 182 ✓
- Geser blok pada pelat buhul (pola satu garis, jarak tepi pelat 30 mm, lebar tarik ke tepi pelat 40 mm) diperiksa dengan kalkulator minggu 4
- Baut: 3 M16 = 283,1 kN (minggu 10) ✓
Pelat buhul 10 mm memenuhi. Untuk diagonal tekan, panjang bebas pelat dari ujung baut ke tepi pelat harus pendek agar tidak tertekuk.
Bank soal soal per NIM
Tugas 3 · Case method
Cek pemahaman
Soal 1Garis kerja batang-batang di titik buhul sebaiknya…
Eksentrisitas menimbulkan momen yang tidak diperhitungkan dalam analisis rangka.
Minggu 14 · CPMK-3
Otomasi desain dengan tabel profil
Kuda-kuda memiliki puluhan batang. Lembar kerja yang tersusun baik membaca gaya dan panjang setiap batang, lalu memilih profil teringan yang memenuhi semua syarat, sehingga perencana bisa fokus pada keputusan dan detail.
Struktur lembar kerja yang dianjurkan
Tugas 4 · Case method
Minggu 15 · CPMK-3
Satu kuda-kuda, semua materi
Pertemuan ini merangkai materi semester dalam kasus berjalan dan memeriksa hasil hitungan dengan cara lain.
Ringkasan kasus berjalan
| Elemen | Hasil | Minggu |
|---|---|---|
| Gaya rencana batang bawah | Pu = 182 kN (1,2D + 1,6Lr + 0,5W) | 2 |
| Batang bawah | 2L 60×60×6: Ae = 934 mm²; φPn = 209,8 kN (geser blok); profil teringan 2L 50×50×6 | 3–5 |
| Kolom | H 200×200×8×12, L = 5 m: φPn = 828 kN ≥ 750 kN | 7 |
| Batang atas | 2L 70×70×7 dengan pelat kopel 537,5 mm: φPn = 242 kN ≥ 210 kN | 9 |
| Sambungan baut | 3 M16 A325 geser ganda: 283 kN (tumpu menentukan) | 10–11 |
| Alternatif las | Las 4 mm: 105 mm punggung + 45 mm ujung per siku | 12 |
| Pelat buhul | 10 mm: Whitmore 249 kN | 13 |
Cara memeriksa hasil
- Urutan besaran: kekuatan tarik leleh sekitar 0,2 kN per mm² untuk BJ 37 (0,9 × 240). 2L 60×60×6 (1.368 mm²) memberi sekitar 295 kN.
- Tabel bantu desain: buku Segui dan Setiawan memuat tabel kuat tekan φFcr terhadap KL/r. Untuk BJ 37 dan KL/r = 100, φFcr sekitar 130 MPa.
- Hitungan tangan satu batang: setiap keluaran lembar kerja harus bisa diulang dengan kalkulator dan rumus.
Bank soal soal per NIM
Cek pemahaman akhir
Soal 1Pada kasus berjalan, mekanisme yang menentukan kekuatan batang bawah adalah…
Geser blok 209,8 kN lebih kecil dari fraktur 259 kN dan leleh 295 kN.
Minggu 16 · CPMK-1 sampai CPMK-3
Ujian Akhir Semester
Ujian tertulis seluruh materi Struktur Baja I. Bobot 20%.
Kisi-kisi
| No. | Materi | Bentuk | Porsi |
|---|---|---|---|
| 1 | Desain batang tarik | Hitungan | 20% |
| 2 | Desain batang tekan tunggal dan tersusun | Hitungan | 25% |
| 3 | Sambungan baut | Hitungan | 20% |
| 4 | Sambungan las | Hitungan | 20% |
| 5 | Titik buhul dan lembar kerja | Hitungan + uraian | 15% |
Contoh soal dan pembahasan
Soal: Baut M20 A325-X geser tunggal pada pelat 12 mm BJ 41, jarak tepi 35 mm. Hitung kekuatan satu baut tepi.
- geser: 0,75 × 469 × 314,2 = 110,5 kN
- tumpu: lc = 35 − 11 = 24 mm → 0,75 × min(1,2 × 24 × 12 × 410 ; 2,4 × 20 × 12 × 410) = 0,75 × min(141,7 ; 236,2) = 106,3 kN
Kekuatan baut tepi 106,3 kN (tumpu menentukan).
Soal: Las sudut 6 mm E70XX sepanjang 200 mm dibebani melintang (θ = 90°). Hitung kekuatannya (abaikan logam dasar).
- φRn = 0,75 × 0,6 × 490 × 1,5 × 0,707 × 6 × 200 = 280,7 kN
Kekuatan las 280,7 kN, 50% lebih besar daripada bila dibebani memanjang.