Analisis desain baja ringan

1. IV - 1
BAB IV
ANALISIS DESAIN BAJA RINGAN
4.1. ANALISIS DESAIN MANUAL
Analisis desain baja ringan pada elemen rangka atap dibagi dalam
dua kategori, yaitu analisis batang tekan dan analisis batang tarik. Analisis
ini didasarkan pada nilai gaya batang yang terjadi akibat beban luar.
Berikut ini adalah contoh analisis desain baja ringan pada sebuah
kasus rangka atap.
• Pembebanan
Gambar 4.1. Kasus Pembebanan
• Analisis Gaya Batang
Setelah dilakukan analisis dengan menggunakan SAP 2000 V.10,
maka diperoleh diperoleh hasil nilai gaya batang sebagai berikut :
Gambar 4.2. Gaya Batang
Tarik
Tekan

2. IV - 2
Tabel 4.1. Nilai Gaya Batang
Frame Station P
Text m N
1 1.523 -4489.15
2 1.523 -2622.01
3 1.523 -2622.01
4 1.523 1112.25
5 1.523 1112.25
6 1.400 2399.8
7 1.400 2399.8
8 1.523 1112.25
9 1.523 1112.25
10 1.523 -2622.01
11 1.523 -2622.01
12 1.523 -4489.15
13 1.414 2773.74
14 1.414 2773.74
15 1.414 -693.43
16 1.414 -693.43
17 1.414 -4160.61
18 1.400 2.225E-12
19 1.400 -2.225E-12
20 1.414 -4160.61
21 1.414 -693.43
22 1.414 -693.43
23 1.414 2773.74
24 1.414 2773.74
25 0.400 -1.784E-11
26 1.414 -1733.59
27 0.800 -980.67
28 0.000 2427.02
28 0.990 2427.02
28 1.980 2427.02
29 1.200 0
30 1.720 -2109
31 1.600 -980.67
32 2.608 3196.58
33 2.000 -4601.81
34 2.441 590.59
35 2.000 -975.98
36 2.441 590.59
37 2.000 -4601.81
38 2.608 3196.58
39 1.600 -980.67
40 1.720 -2109
41 1.200 0
42 1.980 2427.02
43 0.800 -980.67
44 1.414 -1733.59
45 0.400 0
Sumber : SAP 2000 V.10

3. IV - 3
Pada contoh kasus di atas, batang 32,33,37, dan 38 mengalami gaya
batang yang paling maksimal. Batang 32 dan 38 mengalami gaya tekan
sebesar -4601.81 N dan batang 33 dan 37 mengalami gaya tarik sebesar
3196.58 N. Nilai gaya batang tersebut, baik tekan maupun tarik ini akan
digunakan sebagai sampel analisis desain.
4.1.1. Desain Batang Tekan
Pada batang tekan, desain dihadapkan pada antisipasi tekuk
yang dapat terjadi pada tiap sumbu elemennya. Karena tekuk
tersebut berpengaruh pada nilai struktural batang yang bersangkutan.
Sehingga penampang yang dipilih adalah penampang dengan nilai
kapasitas yang dapat menahan tekuk yang akan terjadi.
Berikut ini adalah contoh desain batang tekan dari contoh
struktur kuda – kuda di atas :
a. Data Analisis
1. Gaya batang : 4601.81 N
2. Panjang batang : 2000 mm
3. Profil desain : Profil C 75 x 75 ( PT. Smartruss )
Gambar 4.3. Properti Dimensi Profil C

4. IV - 4
4. Data profil :
MPaE
MPaF
mmIy
mmIx
mmA
mmt
mma
mmb
mmh
Y
203000
500
27791,423
946.115618
494.124
73.0
38.10
28.39
14.74
4
4
2
=
=
=
=
=
=
=
=
=
Stifner = 2 buah ( multipe stiffener )
b. Analisis Perhitungan
1. Efektifitas Elemen Pengaku (stiffener)
Elemen pengaku terdapat pada elemen badan,
Batasan Elemen Pengaku
44
18264 tt
t
h
Ia ≥⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
44
73.01873.026
73.0
14.74
4 xxIa ≥⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
44
1.598.107 mmmmIa ≥=
4
3
50
7.05 ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
≥⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−=
h
astif
h
astif
h
htIs
Jarak elemen pengaku ( astif ) = 47.17mm
44
3
3
48.168
50
14.74
17.47
14.74
7.0
17.47
14.74
73.014.745
50
7.05
mmmmIs
xxIs
h
astif
h
astif
h
htIs
≥=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
≥⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
≥⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−=

5. IV - 5
Is < Ia..........(elemen pengaku berpengaruh pada ketebalan
elemen penampang)
Tebal Efektif Akibat Elemen Pengaku
Untuk profil C 75x75,
nilai mw = 59.14 mm
p = 60.68 mm
Isf = 19.6 mm4
3/1
3
3
2 ⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
+=
pt
I
p
w
tt
sfm
s
3/1
3
73.068.60
6.193
68.602
14.59
73.0 ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+=
x
x
x
ts
mmts 93.0=
Nilai tebal efektif penampang
elemen badan, teff = ts
elemen sayap, teff = t
2. Batas Kelangsingan Elemen Penampang.
45.95
494.124
8.4601
2030004
644.0
.
644.0lim
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
=
x
f
Ek
W
Syarat Batasan :
Web,
teff
h
Ww = < 200, dan
teff
h
Ww = < Wlim
20072.79
93.0
14.74
<==Ww , dan Ww < Wlim
Syarat, Ww < Wlim Maka : Ww = W

6. IV - 6
Flange,
teff
b
Wf = < 200 , dan
teff
b
Wf = < Wlim
200808.53
73.0
28.39
<==Wf , dan Wf < Wlim
Syarat, Wf < Wlim Maka : Wf = W
3. Luasan Efektif (Ae)
Dari batasan penampang untuk :
Web
didapat Ww= 79.72
maka, he = Ww . ts
= 79.72 x 0.93
= 74.14 mm
Flange
didapat Wf = 53.808 mm
maka, be = Wf . t
= 53.808 x 0.73
= 39.28 mm
Maka nilai luas efektif penampang adalah :
( )[ ] ( )[ ]
( )[ ]
2
03.139
73.073.038.102
73.028.39293.073.0214.74
mmAe
xx
xxxxAe
=
−
++−=

7. IV - 7
Gambar 4.4. Penampang Efektif Profil C 75x75
4. Buckling Arah y ( Non Simetri )
Syarat : Fpy ≤
2
Fy
51.84 ≤ 250
Maka : Fay = Fpy
( )
( )
N
x
xx
LyKy
IE
Py
y
cr
147.14104
20001
27791,42320300010
.
..
2
2
2
=
=
=
π
MPa
Fey
454.101
03.139
147.14104
=
=
( )
MPa
x
FeyFpy
51.84
)454.101(833.0
833.0
=
=
=

8. IV - 8
Cry > Pload
75.11748 N > 4601.81 N (…Aman)
5. Buckling Arah x ( Simetri )
Syarat : Fpx ≥
2
Fy
59.351 ≥ 250
Maka :
( )
Mpa
x
Fpx
Fy
FyFax
23.322
59.3514
500
500
.4
2
2
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−=
N
xx
FACry aye
75.11748
51.8403.1399.0
..
=
=
= φ
MPa
Fex
073.422
03.139
615.58676
=
=
( )
Mpa
Fpx
59.351
073.422833.0
=
=
( )
( )
N
x
xx
LxKx
IE
Px x
cr
615.58676
20001
946.11561820300010
.
..
2
2
2
=
=
=
π

9. IV - 9
MpaG
E
G
923.78076
)3.01(2
203000
)1(2
=
+
=
Ω+
=
4
333
3
493.22
69.2614.919.10
73.038.10
3
1
273.014.74
3
1
73.028.39
3
1
2
).
3
1
(
mmJ
J
xxxxxxJ
hibiJ
=
++=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
= ∑
mmrx
rx
A
Ix
rx
474.30
494.124
946.115618
=
=
=
mmex
ex
rx
xoh
ex
124.20
474.30
6.13
4
14.74
4
2
2
2
2
=
=
=
Crx > Pload
35.40317 N > 4601.81 N (….Aman)
6. Lateral Torsional Buckling
•
N
xx
FACrx xae
35.40317
23.32202.1399.0
..
=
=
= φ

10. IV - 10
4
2
833.50817
6.13.494.12427791,423
mmIw
xIw
=
+=
6
2
2
75.23011438
)494.124124.206.13833.50817(
4
14.74
)..(
4
mmCw
xxCw
AexxoIw
h
Cw
=
−=
−=
( )
4
2
2
413.284998
724.33494.124)27791,423946.115618(
.
mm
x
xAIIIps yx
=
++=
++=
mmr
A
Ips
r
o
o
846.47
494.124
413.284998
=
=
=
( )
( )
503.0
846.47
724.33
1
1
2
2
2
2
=
−=
−=
or
xo
β
( )
( )
( ) ( )
( )
N
x
x
xx
x
JG
Lk
CwE
x
r
Pz
o
435.5868
493.2292.78076
20001
75.2301143820300010
846.47
1
.
.
..1
22
2
2
2
=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
+⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
+⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
π
2
724.33
6.13124.20
mm
xoexx
=
+=
+=

11. IV - 11
Syarat : Fpz ≤
2
Fy
37.541 ≤ 250
Maka :
s
Crz < Pload
87.4103 N < 4601.81 N (…tidak aman)
Mpa
Fz
213.42
03.139
435.5868
=
=
( ) ( )
( )
( ) ( )( )
Mpa
x
x
FFFFFFxFst zexzexzex
579.40
)213.42(320.471503.0.4213.42320.471
213.42320.471
)503.0(2
1
...4
.2
1
2
2
=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
−+
−+
=
⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡ −+−+= β
β
( )
Mpa
x
FstFpz
8.33
)579.40(833.0
833.0
=
=
=
FpzFaz =
N
xx
FACrz aze
87.4103
8.3302.1399.0
..
=
=
=φ

12. IV - 12
Dari contoh desain batang tekan di atas dapat dilihat bahwa
nilai kapasitas penampang dipengaruhi oleh :
1. Gaya Batang
Gaya batang berpengaruh dengan nilai batasan yaitu nilai
rasio lebar elemen penampang. Jika rasio lebar elemen
penampang lebih besar dari nilai batasannya, maka penampang
efektif akan lebih kecil dari nilai penampang yang
sesungguhnya. Sehingga semakin kecil nilai penampang maka
kapasitasnya juga semakin kecil.
2. Panjang Batang
Kapasitas tekuk adalah sebuah fungsi yang berbanding
terbalik dengan nilai panjang batang, sehingga semakin panjang
sebuah batang, maka kapasitas tekuknya menjadi lebih kecil,
begitu pula sebaliknya.
3. Mutu Bahan
Mutu bahan semakin tinggi maka kapasitas tekannya makin
tinggi, namun perlu diperhatikan bahwa bahan dengan mutu
tinggi mempunyai sifat yang getas.
4. Bentuk Profil Desain
Bentuk profil akan mempengaruhi besarnya parameter
desain dan perilakunya. Bentuk profil yang paling baik adalah
profil yang memiliki keseimbangan kekuatan baik dari sumbu
lokal maupun lateralnya dan memiliki titik pusat penampang
yang berimpit dengan shear center – nya.
5. Elemen Pengaku (Stiffener)
Akibat adanya elemen pengaku, maka nilai tebal efektif
pada elemen penampang yang diperkuat akan menjadi lebih
besar, sehingga kekuatan penampang juga akan menjadi
semakin besar.

13. IV - 13
6. Pelaksanaan Sambungan
Adanya eksenterisitas pada pelaksanaan sambungan, maka
transfer gaya aksial menjadi eksentris pula, hal ini akan
menyebabkan terjadinya momen yang menyebabkan gaya yang
diderita oleh penampang menjadi semakin besar pula.
Untuk memperbesar kapasitas terhadap tekuk euler ( local
dan lateral buckling ) tranfer gaya yang paling baik terdapat
pada titik pusat penampangnya. Untuk memperbesar nilai
kapasitas tekuk torsi, maka transfer gaya yang paling baik
adalah pada shear center – nya.
Apabila pada suatu desain batang tekan terjadi sebuah kasus
dimana gaya batang yang terjadi lebih besar dari kapasitas nominal
salah satu tekuk, maka batang tersebut dapat ditambah elemen
perkuatan untuk meningkatkan nilai kapasitasnya.
Elemen perkuatan dapat berupa :
1. Trekstang
Pemasangan trekstang secara tegak lurus terhadap sumbu
lemah penampang akan meningkatkan nilai kapasitas tekuk pada
sumbu tersebut, karena akan mengurangi panjang tekuknya.
2. Pengaku Arah Longitudinal
Penggunaan pengaku arah longitudinal pada kedua ujung
batang maupun tiap jarak tertentu akan meningkatkan nilai
kapasitas torsi penampang sebesar 10 – 40 %, karena
pemasangan elemen ini akan memperkecil nilai warping
terutama pada ujung batang.
3. Pemasangan Profil Ganda
Untuk profil single simetric, pemasangan profil secara ganda
dimana kedua ujung sayapnya saling bertemu, posisi shear
center akan berubah menjadi berhimpit dengan pusat

14. IV - 14
penampangnya. Sehingga kemampuannya dalam menahan
tekuk euler maupun tekuk torsi menjadi jauh lebih baik.
Namun perlu diperhatikan bahwa efektifitas dan efisiensi dari
penggunaan elemen perkuatan tersebut harus tetap dijaga. Sehingga
nilai safety, servirceability dan ekonomis struktur masih dapat
dipertahankan.
4.1.2. Desain Batang Tarik
Pada batang tarik, desain dihadapkan pada pemilihan
penampang yang luasannya mampu menahan gaya tarik yang terjadi,
sehingga nilai kapasitas penampang murni ditentukan oleh luasan
penampang. Hal yang juga harus diperhatikan pada desain batang
tarik adalah perlemahan yang terjadi pada sambungan. Hal ini terjadi
akibat adanya lubang akibat sambungan baut. Namun sesuai dengan
batasan masalah, maka perhitungan sambungan tidak dibahas dalam
Tugas Akhir ini, sehingga jumlah baut pada sambungan adalah nilai
asumsi, bukan berasal pada analisis perhitungan.
a. Data Analisis
1. Gaya batang : 3916.58 N
2. Panjang batang : 2608 mm
3. Profil desain : Profil C 75 x 75 ( PT. Smartruss )
4. Data profil :
MPaE
MPaFu
MPaF
mmIy
mmIx
mmA
mmt
mma
mmb
mmh
Y
203000
660
500
423.27791
946.115618
494.124
73.0
38.10
28.39
14.74
4
4
2
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=

15. IV - 15
5. Jumlah baut : 4 buah
6. Diameter baut : 6 mm
b. Analisis Perhitungan
1. Luasan netto penampang
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
2
2
974.106
473.06494.124
494.124
mm
xx
nBautxplattebalxDiameterAA
mmA
n
=
−=
−=
=
2. Kapasitas penampang non eksentris
• Kondisi leleh
NPloadTr
N
xx
FATr Ygyt
58.3916
3.56022
500494.1249.0
..
1
1
=〉
=
=
= φ
• Kondisi ultimate
NPloadTr
N
xx
FATr untu
58.3916
53.61624
660494.12475.0
..
2
2
=〉
=
=
= φ
3. Kapasitas penampang eksentris
• Kondisi leleh
3
486.2043
600.13
423.27791
mmS
S
x
Iy
S
t
t
t
=
=
=

16. IV - 16
Misal sambungan berpusat pada posisi badan, maka
mmxoe 6.13==
NPloadTr
NT
x
T
S
e
A
F
T
r
r
tg
y
r
58.3916
95.30653
486.2043
600.13
494.124
1
5009.0
1
1
1
1
1
=〉
=
+
=
+
Φ
=
• Kondisi ultimate
151.27553
600.1373.064423.27791
... 2
=
−=
−=
yn
yn
yyn
I
xxxI
xtdnII
3
966.2025
600.13
151.27553
mmS
S
nt
nt
=
=
( )
NPloadTr
NT
x
T
S
e
A
F
T
r
r
tnn
uu
r
58.39162
858.31789
966.2025
600.13
494.124
1
66075.0
1
2
2
2
=〉
=
+
=
+
Φ
=

17. IV - 17
4. Kelangsingan Batang Tarik
Batas Kelangsingan
λ ≤ 300
sumbu lemah profil c merupakan sumbu y, maka
941.14
494.124
423.27791
=
=
=
ry
ry
A
Iy
ry
)(....300553.174
941.14
26081
.
Aman
x
r
LK
≤=
=
=λ
Dari contoh desain batang tarik di atas dapat dilihat bahwa
nilai kapasitas penampang dipengaruhi oleh :
1. Luas Penampang Profil
Besar kecilnya nilai kapasitas tarik suatu penampang murni
dipengaruhi oleh luasan penampangnya. Kedua parameter
tersebut memiliki hubungan yang berbanding lurus.
2. Mutu Bahan
Semakin tinggi mutu bahan maka tegangan lelehnya akan
semakin tinggi, nilai kapasitas tarik berbandiang lurus dengan
nilai tegangan leleh, sehingga semakin tinggi mutu bahan suatu
profil, maka kapasitas tariknya semakin tinggi.
3. Eksentrisitas
Pelaksanaan sambungan yang tidak berada pada pusat
penampang akan menyebabkan transfer gaya aksial menjadi
eksentris, dari contoh perhitungan di atas dapat dilihat bahwa

18. IV - 18
pengaruh eksentrisitas menyebabkan kapasitas tarik penampang
menjadi jauh lebih kecil.
4. Kelangsingan Batang Tarik
Kelangsingan batang tarik sebenarnya tidak berpengaruh
secara struktural. Hanya saja batang yang nilai kelangsingannya
>300 akan mengalami lendutan, tetapi secara struktural batang
tersebut aman dan kuat. Batasan ini agar struktur tetap memenuhi
syarat serviceability.
5. Kekuatan Sambungan
Nilai kapasitas tarik suatu batang pada daerah sambungan
akan jauh lebih kecil dibandingkan bagian lainnya. Untuk itu
pemilihan elemen sambungan harus benar – benar diperhatikan.
Jenis baut yang digunakan bukan baut biasa, melainkan jenis
screw. Kekuatan sambungan harus seimbang dengan kekuatan
profil, karena sambungan yang terlalu kuat hanya akan
menyebabkan kegagalan pada profil akibat pengaruh kekuatan
sambungan itu sendiri.
Apabila dalam suatu desain nilai kapasitas tarik penampang
lebih kecil dari nilai gaya batang yang terjadi, maka profil harus
diganti dengan profil lain yang nilai luas penampangnya dapat
mengakomodasi gaya tarik yang terjadi.
4.2. ANALISIS PROGRAM BAJA RINGAN
Analisis program merupakan suatu bentuk usaha agar analisis dapat
dilakukan secara cepat dan akurat, sehingga efektifitas dan efisiensi analisis
desain dapat tercapai.
Adapun pelaksanaan pemrograman dalam tugas akhir ini
menggunakan Visual Basic 6.0. dengan alasan kemudahan fitur – fitur yang
tersaji di dalamnya dan compatible terhadap sitem windows yang banyak
digunakan masyarakat Indonesia. Untuk rangkaian formulasi perhitungan
kapasitas, program analisis ini juga mengacu pada CSA – S136 – M89.

19. IV - 19
Secara umum logika pelaksanaan analisis pemrograman adalah sama
dengan pelaksanaan analisis desain manual, hanya dalam pelaksanaannya
terdapat tambahan fitur yang dapat mengakomodir pelaksanaan desain
dalam kondisi eksentris sesuai dengan kebanyakan pelaksanaan struktur atap
baja ringan. Hal tersebut perlu diantisipasi karena pelaksanaan desain akan
lebih akurat bila terjalin koordinasi antar keduanya. Dengan adanya
pemahaman tersebut diharapkan angka kegagalan struktur dapat direduksi.
Program analisis desain baja ringan ini terdapat dua pilihan analisis,
yaitu analisis batang tekan dan batang tarik. Dimana di dalamnya terdapat
dua pilihan profil desain yaitu profil C dan profil Z sesuai apa yang tertera
dalam batasan masalah. Kedua pilihan profil tersebut dibagi lagi menjadi
profil berpengaku dan profil tanpa pengaku.
Kelemahan dari program analisis ini adalah belum tersedia fitur
kapasitas sambungan maupun model sambungan, karena sesuai dengan
batasan masalah dalam Tugas Akhir ini, yaitu tidak ada tinjauan pada
elemen sambungan.
4.2.1. Algoritma Pemrograman
Algoritma digunakan sebagai panduan dalam logika
berfikir saat pelaksanaan pemrograman. Algoritma berisi alur
langkah yang telah disusun secara urut dari awal pelaksanaan input
properti data, urutan penggunaan formulasi pendukung, dan terakhir
adalah hasil out put data yang akan disajikan.

20. IV - 20
1. Algoritma Analisis Desain Batang Tekan
tdk
ya
STIFFENER DESIGN
p,Wm,a stiff, Isf
4t184t26
t
h
4Ia ≥−=
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
START
MAIN INPUT
Pload,Lx,Ly,Lz
MATERIAL PROPERTIES
E,Fy,Fu,k
SECTION PROPERTIES
Section Design, b,h,a,t
DESIGN PROPERTIES
øc,K,Ω
STIFFENED
CALCULATION
Ix,Iy,A,yo,xo
of section
4
3
50
h
a
h
0.7
a
h
ht5Is ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
≥⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−=
stiffstiff

21. IV - 21
tdk
ya
tdk
ya
tdk
ya
Wf > Wlim
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−= kE/f
W
0,208
1kE/f0,95
f
Wfe
he = Ww . teff
be = Wf . teff
he = Wwe . teff
be = Wfe . teff
3/1
3
sfm
s
pt
I3
p2
w
tt ⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
+=
teff = ts
f = Pload/A
f
kE
0.644W lim =
Ww = h/teff
Wf = b/teff
Ww > Wlim
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
−= kE/f
W
0,208
1kE/f0,95
w
Wwe
Is<Ia teff = t

22. IV - 22
CALCULATION
Ae
of section
BUCKLING Y AKSIS
( )2
y
2
ycr
KL
EIπ
P =
e
ycr
ey
A
P
F =
eypy F0.833F =
2
Fy
Fpy > pyay FF =
py
ay
F4
Fy
FyF −=
ayery F.A.ΦC c=
tdk
ya

23. IV - 23
BUCKLING X AKSIS
( )2
x
2
xcr
KL
EIπ
P =
e
xcr
ex
A
P
F =
expx F0.833F =
2
Fy
Fpx > pxax FF =
px
ax
F4
Fy
FyF −=
axerx F.A.ΦC c=

24. IV - 24
LATERAL TORSIONAL BUCKLING
Ω)2(1
E
G
+
=
∑= )hi.bi
3
1
(J 3
A
Ips
ro =
2
or
x
1β ⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
−=
PROFIL C
A
Ix
rx =
2
2
rx
x
4
h
ex
o
=
xoexx +=
2
x.AeIyIw +=
A).ex.xo(Iw
4
h
Cw
2
−=
2
x.AIyIxIps ++=
A
Ix
rx =
xoexx +=
0ex =
4
h.I
Cw
2
y
=
PROFIL Z
tdk
ya

25. IV - 25
( )
( )
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
+⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
= J.G
L.k
Cw.E.π
x
r
1
Pz 2
2
2
o z
e
z
A
P
Fz =
( ) ⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡ −+−+= exz
2
exzexzst F.βF4FFFF
β2
1
F
Fst0.833Fpz =
zaz FF p=
pz
az
F4
Fy
FyF −=
azerz F.A.ΦcC =
2
Fy
Fp >z
SECTION IS SAFE
Cry > Pload SECTION UN SAFE
CHECKING
tdk
ya
tdk
ya

26. IV - 26
Gambar 4.5. Algoritma Batang Tekan
Crx > Pload SECTION UN SAFE
SECTION IS SAFE
Crz > Pload SECTION UN SAFE
SECTION IS SAFE
OUTPUT DESIGN
Cry,Crx,Crz
FINISH
tdk
ya
tdk
ya

27. IV - 27
2. Algoritma Analisis Desain Batang Tarik
START
MAIN INPUT
Pload, L, n baut, db
MATERIAL PROPERTIES
E, Fy, Fu
SECTION PROPERTIES
Section Design, b, h, a, t
DESIGN PROPERTIES
øty, øtu, K ,e
CALCULATION
Ix, Iy, A, yo, xo
of section
( )( )tdbnAAn −=
YIELD CONDITIONS
xo
Iy
St =
t
yyt
r
S
e
A
F
T
+
Φ
=
1
.
1

28. IV - 28
ULTIMATE CONDITIONS
xo
I
S
yn
nt =
2
yyn xo.t.d.nII −=
( )
tnn
utu
2r
S
e
A
1
FΦ
T
+
=
Iy < Ix
I = Iy
A
Iy
r =
I = Ix
A
I
r
x
=
r
KL
λ =
SECTION IS SAFE
Tr1 > Pload SECTION UN SAFE
CHECKING
KELANGSINGAN BATANG
tdk
ya
tdk
ya

29. IV - 29
Gambar 4.6. Algoritma Batang Tarik
SECTION IS SAFE
Tr2 > Pload SECTION UN SAFE
SECTION IS SAFE
λ > 300 SECTION UN SAFE
OUTPUT DESIGN
Tr1, Tr2, λ
FINISH
tdk
ya
tdk
ya

30. IV - 30
4.2.2. Aplikasi Program
Properti Material
o E : Modulus elastisitas baja ringan (MPa)
o Fy : Tegangan leleh penampang (MPa)
o Fu : Tegangan batas penampang ( MPa )
o Phi : Koefisien tegangan leleh pada desain batang tarik
o Phi u: Koefisien tegangan batas pada desain batang tarik
o Cc : Koefisien dalam desain kapasitas batang tekan
Gambar 4.7. Form Input Material Data
Tipe Pilihan Analisis Desain
Analisis desain baja ringan pada elemen rangka atap dibagi
dalam dua kategori, yaitu analisis batang tekan dan analisis
batang tarik. Analisis ini didasarkan pada nilai gaya batang yang
terjadi akibat beban luar.
Gambar 4.8. Tipe Pilihan Analisis Desain

31. IV - 31
Input Analisis Desain
Setelah dilakukan analisis dengan menggunakan SAP 2000 V.10,
maka diperoleh hasil nilai gaya batang. Input gaya yang dipilih
adalah pada batang yang mempunyai gaya paling maksimal.
Nilai gaya batang tersebut, baik tekan maupun tarik ini akan
digunakan sebagai input dalam analisis desain.
Force : Gaya batang (N)
k : Faktor tekuk, tergantung dari perletakan ujung batang
L : Panjang batang yang akan dianalisis (m)
ecx : Eksentrisitas sumbu x-x
ecy : Eksentrisitas sumbu y-y
n Baut : Jumlah baut untuk sambungan batang
d : Diameter baut (mm)
Gambar 4.9. Form Input Parameter Tebal Efektif(ts)
Pilihan Elemen Pengaku
Pengaku yang diperhitungkan secara efektif akan mempengaruhi
asumsi tebal elemen profil yang memiliki elemen pengaku
tersebut.
Gambar 4.10. Form Input Elemen Pengaku

32. IV - 32
Parameter Elemen Pengaku
Gambar 4.11. Input Parameter Tebal Efektif(ts)
p : panjang perimeter dari elemen beberapa pengaku, antar
badan atau dari badan sampai sisi pengaku (mm).
wm : lebar antar badan atau dari badan sampai sisi pengaku
(mm).
Isf : momen inersia dari bagian luasan pengaku (mm4
)
ts : asumsi tebal efektif elemen penampang akibat adanya
elemen pengaku (mm)

33. IV - 33
Hasil Output
Setelah program dijalankan (analyze-Run) akan didapatkan nilai kapasitas
yang sesuai dengan tipe analisis desain yang dipilih sebagai berikut :
Gambar 4.12. Hasil Output Desain Batang Tekan
Gambar 4.13. Hasil Output Desain Batang Tarik

34. IV - 34
4.2.3. Perbandingan Hasil Analisis Desain Manual Dengan Aplikasi
Program
Desain Batang Tekan:
Hasil Perhitungan Manual Hasil Perhitungan Aplikasi Program
KAPASITAS TEKUK SUMBU Y
Cry = cc * Ae * Fay
Cry = 10444,403 > 4601,81 .....OK !!!
KAPASITAS TEKUK SUMBU X
Crx = cc * Ae * Fax
Crx = 40042,911 > 4601,81 .....OK !!!
KAPASITAS TEKUK SUMBU Z
Crz = cc * Ae * Faz
Crz = 4103,870 < 4601,81 .....FAIL !!!
KAPASITAS TEKUK SUMBU Y
Cry = cc * Ae * Fay
Cry = 11748.75 > 4601,81 .....OK !!!
KAPASITAS TEKUK SUMBU X
Crx = cc * Ae * Fax
Crx = 40317.35 > 4601,81 .....OK !!!
KAPASITAS TEKUK SUMBU Z
Crz = cc * Ae * Faz
Crz = 4107,551 < 4601,81 .....FAIL !!!
Tabel 4.2. Perbandingan hasil analisis desain manual dengan
aplikasi program untuk batang tekan.
Desain Batang Tarik:
Hasil Perhitungan Manual Hasil Perhitungan Aplikasi Program
KAPASITAS KONDISI LELEH
Tr1 = (phi * fy) / (1 / Atotal)
Tr1 = 30653.95>3916,58 .....OK !!!
KAPASITAS KONDISI ULTIMATE
Tr2 = (phiu * fu) / (1 / An)
Tr2 = 31789.858 >3916,58 .....OK !!!
KELANGSINGAN BATANG
lambda = k.L / r
lambda = 174,553 < 300 ......OK !!!
KAPASITAS KONDISI LELEH
Tr1 = (phi * fy) / (1 / Atotal)
Tr1 = 30630,731 >3916,58 .....OK !!!
KAPASITAS KONDISI ULTIMATE
Tr2 = (phiu * fu) / (1 / An)
Tr2 = 29315,003 >3916,58 .....OK !!!
KELANGSINGAN BATANG
lambda = k.L / r
lambda = 174,553 < 300 ......OK !!!
Tabel 4.3. Perbandingan hasil analisis desain manual dengan
aplikasi parogram untuk batang tarik.