Grafik Kapasitas Profil Baja WF

Posted by juragan on 16-Jun-2009 under Struktur Baja | 33 Comments to Read

Kali ini kami mau berbagi sebuah..eh.. beberapa buah grafik yang bisa dijadikan “pedoman singkat” dalam mendesain elemen baja dalam menahan beban lentur dan aksial tekan, khusus profil WF. Lha.. kenapa hanya WF? Karena baru itu yang kami punya.. :D

Grafik ini kami buat di MS Excel, dengan mengambil profil baja WF dari Gunung Garuda. Yang sedikit “tidak biasa” dalam pembuatan grafik ini adalah metode dan kode/standard yang digunakan. Kami tidak menggunakan standar perencanaan baja yang kebanyakan digunakan di Indonesia, baik itu SNI-Baja-2002 maupun AISC-LRFD. Akan tetapi kami menggunakan Australian Standard, AS-4100.

Bagaimana wujud grafiknya?

Grafik Kapasitas Momen Lentur vs Panjang Bentang Efektif

Kalau kita pernah melihat grafik kapasitas momen lentur profil WF ala SNI atau AISC-LRFD, bentuknya niscaya mirip-mirip serupa tak sama. Kurang lebih seperti ini bentuknya.
14 - WFTable - SNI

Ternyata, jika dihitung dengan menggunakan standar Australia, hasilnya mendekati sama. Ya iyalah…emang harus begitu! Yang membedakan hanyalah metodenya. Jika di SNI mengenal pembatasan panjang bentang (pendek, menengah, panjang) untuk kontrol tekuk torsi lateral, maka di AS-4100 tidak demikian. Tekuk torsi lateral tetap diperhitungkan, tapi bukan dengan pembatasan panjang bentang, melainkan dengan sebuah faktor reduksi kelangsingan (slenderness reduction factor), disimbolkan sebagai \alpha_s  . Sementara \alpha_s  sendiri salah satunya dipengaruhi oleh reference buckling momen M_o  .

Untuk kapasitas momen lentur, AS-4100 menggunakan simbol \phi M_b  , dengan nilai \phi = 0.8  .

Bentuk grafiknya adalah sebagai berikut:
(nb : silahkan klik grafik untuk melihat ukuran yang lebih besar)

14 - WFTable - Moment1

grafik kapasitas momen lentur WF (1)

14 - WFTable - Moment1

grafik kapasitas momen lentur WF (2)

Bagaimana cara menggunakan grafik tersebut?

Grafik ini mempunyai minimal dua kegunaan. Yang pertama, untuk mengetahui kapasitas suatu profil WF pada panjang bentang tertentu. Dan yang kedua, untuk mencari profil WF yang cocok atau efektif digunakan pada sebuah bangunan struktur baja.

Cara menggunakannya sangat sederhana. Sumbu mendatar adalah sumbu panjang efektif bentang L_e  , sumbu tegak adalah kapasitas momen lentur terfaktor \phi M_b  . Dan tiap grafik merepresentatifkan profil WF yang berbeda yang tipe dan ukurannya diberikan di kotak legend di sebelahnya.

Panjang Efektif L_e
Menentukan panjang efektif L_e  tidaklah susah. Hanya butuh “sense of engineering“. Panjang efektif L_e  yang dimaksud di garfik ini adalah, minimum dari:
1. Panjang bentang (jarak antar tumpuan)
2. Jarak antar pengaku lateral (jika ada)

Grafik Kapasitas Aksial Tekan

Selain lentur, kami juga menyediakan grafik untuk kapasitas aksial tekan profil baja WF. Bentuknya seperti ini:

14 - WFTable - Compression1

grafik kapasitas aksial tekan WF (1)

14 - WFTable - Compression2

grafik kapasitas aksial tekan WF (2)

Bentuknya hampir sama dengan lentur ya? Tentu saja. Soalnya pada perhitungan kapasitas tekan, panjang bentang juga berpengaruh terhadap perilaku tekuk batang tekan. Semakin langsing (panjang efektifnya besar), semakin mudah mengalami tekuk, terutama pada sumbu lemah.

Insya Allah, hitung-hitungan kapasitas tekan akan menyusul. :)

Oh iya.. hampir lupa.. mutu baja yang digunakan pada grafik di atas adalah 240 MPa.[]

  • Y.W said,

    Grafik kapasitas aksial tekan WF itu adalah kapasitas aksial terhadap sumbu kuat atau sumbu lemah ?? thanx

  • admin said,

    Itu adalah kapasitas untuk sumbu kuat, pak. Kalo untuk sumbu lemah, biasanya tidak dipengaruhi oleh panjang efektif (Le), jadi kuat momen lenturnya sama dengan kapasitas momen penampangnya.

  • sinatra said,

    Mau nanya,,saya sedang mencoba desain rangka atap menggunakan profil baja untuk bangunan workshop. Panjang bentang masing2nya 20m. Dengan menggunakan ETABS setelah memasukkan load yang terjadi di dapat profil H594x302x14x23. Kemudian saya coba membandingkannya dengan hasil yang didapat dari spreadsheet desain struktur baja dari blog ini.Tapi kok hasilnya tidak aman ya?Ada yang salah?Thx.

  • admin said,

    @sinatra, 20m itu panjang bentang bersih? Panjang efektifnya juga 20m? Grafik yang kami sediakan memang cuma sampai panjang efektif 10m. WF atau H ukuran 600×300 dengan panjang bentang efektif 10 m kapasitas momen lenturnya sekitar 420 kNm, cukup besar.
    Saya tidak bisa komentar banyak karena saya tidak tau bagaimana detail hasil desain ETABS yang anda lakukan. Kalau anda bisa sediakan summary reportnya mungkin kita bisa bahas bersama-sama di sini. Terima kasih.

    Btw, 20 m pake satu member? Wow.. knapa bukan truss ya?

  • sinatra said,

    iya..,20 meter juga panjang bentang efektif. Di ETABS saya membaginya dengan kombinasi beban D+L, D+L+S, dan D+L+W,lalu saya cek pada ketiga kombinasi beban tersebut hasilnya aman. Untuk beban seismic saya tidak pake fasilitas yang disedikan di ETABS, tapi cendrung dengan memperhitungkan berat seluruh sturktur secara manual, yang kemudian ditransferkan ke masing2 kolom. Untuk beban hidup roofnya saya input 100 kg/m2 dan untuk beban siesmicnya 30kg/m2. Untuk beban angin saya juga input secara manual dengan memakai wind pressure 40kg/m2. Terus terang untuk konstruksi truss saya masih kesulitan dalam menentukan type truss, pemilihan profil, dan detail connection antar batangnya. Ada ide? Apakah penggunaan stiffner dapat meningkatkan kapasitas momen lenturnya?

    NB:kebetulan spreadsheet yang saya maksud adalah hasil hitungan simulasi excel yang saya download dari blog ini. Yang juga saya mau tanya kalau tidak salah ingat ada ketentuan tentang penambahan kapasitas sebesar 1.33 untuk kombinasi D+L+S dan D+L+W?

  • admin said,

    @sinatra,
    Untuk kombinasi pembebanan tentu anda sudah masukkan faktor beban bukan? Misalnya 1.2D + 1.6L, dst.
    Nilai beban-beban yang anda masukkan juga oke. Sebagai catatan juga, untuk sebagian besar bangunan warehouse, yang menentukan adalah beban angin (baik hisap maupun tiup).

    Saya baru ingat sesuatu, apakah atap tesebut mempunyai kemiringan dua arah? (ada bubungan/puncak), atau miring satu arah? Yang jelas nggak mungkin datar (flat) kan? :)
    Kalo misalnya miring dua arah, dan panjang dari ujung ke puncak adalah setengah bentang alias 10 m, maka panjang efektifnya bisa diambil 10 m saja. Dengan catatan, di bagian bubungan ada balok melintang yang cukup kuat untuk menahan tekuk lateral.

    Saya punya usul, bagaimana kalau saudara sinatra mengirimkan sketsa desain (denah dan elevasi) serta beban-beban yang digunakan, ke email juragan@duniatekniksipil.web.id, dan kita bahas di artikel khusus di blog ini. :)

  • Djoko Heru Susanto said,

    Kami mau bertanya, bahwa sebetulnya untuk membuat bangunan lantai 3 dibutuhkan WF ukuran berapa tiang maupun bentangan? Bila dihubungkan dengan fondasi apakah diperlukan kedalaman sampai 2-3 M.

    Kalau dibuat fondasi sedalam 1,6 M sudah ketemu pasir, dengan cakar ayam selebar 1,25 M dengan ukuran tiang fondasi 40 cmx 40 cm setiap 3 M satu tiang , ukuran bangunan 6 x 18 M keperluan untuk rumah kost sebanyak 14 titik kolom-fondasi dengan ukuran slop 30 x 50 cm.
    Apakah memungkinkan kondisi tersebut untuk menopang 3 lantai?
    Rencana untuk tiang WF 250 bentangan Wf 200 dengan memanfaatkan bondek untuk lantai 2 dan 3 termasuk atap.
    Mohon komentarnya dan masukan kepada kami.
    Atas perhatiannya diucapkan terima kasih.

  • WAHAB said,

    saya mau betanya saya masih mahasiswa di universitas surabaya,
    saya au merancang sebuah pabrik dengan bentang 28m sedangkan bahan yang mau di pkek adalah profil WF 300.
    pertanyaan saya apakah profil tersebut mampu menompang beban,& apakah pengetian dari profil baja yang di partisi/ di dobel menjadi profil yg agak besar
    trimakasih

  • admin said,

    @Pak Djoko,

    Mohon maaf atas keterlambatannya. Pak Djoko bisa mempertimbangkan beberapa option di bawah ini, dengan catatan, desain di bawah belum memperhitungkan pengaruh gempa. Detail-detail khusus juga belum diberikan, sebab itu membutuhkan kajian lebih lanjut.
    Yaaa.. katakanlah desain di bawah ini sebagai preliminary design.

    nb : Klik untuk melihat gambar lebih jelas

    option1
    option2
    option3

    Mohon maaf jika tidak banyak membantu.[]

  • niky said,

    bos mau tanya nih,

    saya mau renov rumah menambah lantai 2 ukuran bangunan tambahan 5m * 6m, jika saya mau menggunakan kolom dan balok baja, brp ukuran profil wf yang dipake,

    rncn ad dua tmpt di kasih kolom struktur dengan metoda gawang, jarak antar kolom 4 m dengan pondasi cakar ayam.

    jika tinggi bangunan sampai 7m (atap) ad gak suplier buat baja wf dgn ukuran sgt?

    terima kasih

  • admin said,

    @saudara niky,

    mohon maaf sebelumnya, saya agak-agak kurang bisa konsentrasi membaca pertanyaan saudara (mungkin karena sudah sore kali ya, sudah mulai penat..:D )

    Biar nggak salah persepsi, saya coba catat poin-poin pentingnya:
    1. Bangunan baru yang 5×6 m itu adalah bangunan 2 lantai yang berdiri di atas tanah kosong, bukan tambahan bangunan di atas bangunan yang sudah ada.
    2. Bangunan baru itu tinggi totalnya 7 m, jadi kira-kira lantai 2nya ada di level 3.5 m.
    3. Ada kolom-kolom baja pada jarak 4 m. Saya belum bisa membayangkan di mana posisi kolom tersebut. Jadi, saya asumsikan saja total kolom baja ada 6 buah.

    Yang masih kurang:
    1. Struktur pelat lantai 2nya, saya asumsikan pelat bondek.
    2. Penutup atapnya, ambil the worst case, pake genteng.
    3. Dindingnya. Bata merah sudah umum.

    Ukuran WF200x100 paling tidak cukup aman buat beban gravitasi. dan Untuk balok, dengan bentang maksimum 6 m (spasi maksimum 2.5-3 m), WF350x175 yang paling aman. Dengan catatan:

    1. Pengaruh gempa belum diperhitungkan
    2. Ukuran di atas masih bisa berubah jika ada layout (denah) yang lebih jelas.

    Untuk supplier baja panjang 7 m, saya sendiri belum pernah dengar. Tapi, kalau tetap mau tinggi ke atap mencapai 7 m, mungkin bisa diakali dengan tambahan kolom beton pendek setinggi 1 m, kemudian di atasnya berdiri kolom baja sepanjang 6 m. Tapi, kolom beton tersebut tentunya harus benar-benar dicek secara struktural, terutama kekuatan dan kestabilannya.[]

  • niky said,

    @admin
    terimakasih atas jawabannya,
    kalo mau krm layout kmn ya? biar lebih jelas, soal buat renov ini walaupun cuman kecil sy inginnya rumah sy strukturnya kuat,

  • admin said,

    bisa ke juragan at duniatekniksipil dot com.

  • lyan said,

    mau tanya mas,,dalam mendesain steel connection saya menggunakan properti data base bautnya di AISC 13th ASD manual 2005. Saya memakai A325 bolt, yang ukuran bautnya dalam inch. Setau saya ukuran bolt yang tersedia di indonesia (lokal) ini dalam satuan mm sepert M16,M20, dst….(JIS properti),,dan kapasitasnya tentu agak berbeda. Apa yang harus saya lakukan?apakah dengan memilih kapasitas bolt di JIS untuk ukuran baut tertentu yang mempunyai kapasitas hampir sama dengan A325 bolt capacity untuk suatu ukuran baut tertentu juga sudah bisa dikatakan memecahkan masalah tersebut?THx b4.

  • admin said,

    @Iyan.
    Kalau mau pakai baut dari JIS, tentu propertinya harus sesuai dengan tipe bautnya, termasuk diameter, mutu bahan, dll.
    Sementara metode perhitungannya boleh menggunakan standar atau code apapun, termasuk AISC (ASD atau LRFD). Yang penting sistem satuan yang digunakan harus sesuai, misalnya kalau pakai baut JIS (satuan mm), maka code yang digunakan harus menggunakan sistem metrik (SI: kg-m-s, gaya: N).
    Kalau tidak salah, AISC punya punya versi masing-masing untuk satuan metrik dan satuan English.

    cmiiw.[]

  • ronaldy said,

    juragan mo tanya nh, say pernah mencoba menganalisa bangunan baja dengan bantuan SAP2000 lalu saya cba tinjau ratio kolom terhadap gaya dalam yg terjadi, stelah saya perhatikan nilai “K” yang akan mempengaruhi panjang efektif kolom bisa mencapai nilai lebih dari 2, artinya panjang efektif dari kolom bisa 2x dari panjang kolom antar tumpuan,padahal setelah sya cek dengan diagram monogram yang ada di SNI baja 2002 hasilnya tidak segitu, kok bisa bgtu ya gan?

  • lyan said,

    Mas,,soal sambungan baut,,ada beberapa tipe, diantaranya moment connection, shear connection, dan axialforce connection. Ada juga yang merupakan gabungan dari type2 tsb. Yang saya mau tanyakan adakah acuan pedoman dari literatur kapan ketika kita menggunakan type2 tsb? Seperti misal adakah batasan moment terkecil di ujung sebuah beam sehingga moment dapat diabaikan dan mengambil tipe sambungan shear dan axial yang mempunyai gaya dominan?thx mas..

  • admin said,

    @Iyan

    Sambungan harus bisa mentrasfer gaya-gaya dalam yang terjadi di antara elemen-elemen yang terhubung ke sambungan tersebut. Kalau

    Sepengetahuan kami setidaknya ada 2 cara yang digunakan mendesain sambungan baut:

    1. Cara konvensional.
    Untuk masing-masing gaya dalam (aksial, geser, dan momen), dihitung kebutuhan dan konfigurasi baut-bautnya, setelah itu semuanya disatukan. Misalnya untuk aksial tarik butuh 3 baut, untuk geser butuh 3 baut, dan untuk momen lentur butuh 4 baut, jadi total dibutuhkan 10 baut. Tentu cara ini agak boros, namanya juga konvensional.

    2. Cara analitis.
    Konfigurasi baut tertentu dihitung untuk menahan semua gaya dalam yang terjadi secara bersamaan. Biasanya caranya gini: sistem baut itu dicek dulu kapasitasnya terhadap masing-masing gaya aksial tarik, geser, dan momen lentur yang bekerja. Semuanya harus memenuhi (OK).
    Baut hanya memikul dua gaya : tarik dan geser, dan kombinasi kedua beban ini harus memenuhi persyaratan yang berlaku. Momen lentur tentu menyebabkan baut mengalami tarik. Walaupun momen lentur ini kecil, tapi tetap memberikan gaya tarik pada baut, dan ini tetap harus dihitung.

    @Ronaldy
    Wah.. pelanggan tetap nih. :)
    Tentang nilai K dari SAP yang mencapai nilai lebih dari 2, hal itu hanya bisa terjadi jika struktur itu termasuk struktur bergoyang. Coba cek lagi nilai GA dan GB nya, trus pake nomogram untuk struktur bergoyang kan?
    Oh iya, cek juga apakah nilai K itu untuk sumbu kuat penampang atau sumbu lemah penampang?

    CMIIW[]

  • ronaldy said,

    iya gan pelanggan tetap,he2,waktu itu sh untuk model bangunannya saya buat satu story saja, saya coba untuk tinggi kolomnya 3 meter, asumsi perletakan bawah kolom sendi,kolom ini terletak disisi tepi bangunan,untuk arah memanjang bangunan kolom tersebut diapit oleh 2 buah balok wf.588.300 sepanjang 10m untuk masing2balok, lalu arah melintang hanya diapit 1 buah balok wf.300.150. sepanjang 3 meter(bentuk bangunannya aneh ya gan?orng sya iseng doang buat model kya gtu,he2) kolom pake Hbeam 300.300. balok 588.300 itu menumpu diarah sumbu lemah kolom, klo saya hitung dengan rumus : GA = Σ(Ikolom/Lkolom) / Σ(Ibalok/Lbalok) itu nilai yang dihasilkan kecil sekali , sya juga pakai nomogram untuk rangka bergoyang, lalu saya juga mash bingung untuk nilai GBnya gan,klo untuk perletakan sendi dibawah kolom diambil nilai brapa ya gan?thanks before . . .

  • admin said,

    @Ronaldy,
    Gambarnya seperti ini? Mohon dikoreksi jika keliru. (klik jika kurang jelas)

    kolom balok

    Kalau memang seperti di atas, tidak susah kok menghitung K-nya. Coba sumbu X kolom dulu (arah sumbu kuat).
    Pada arah sumbu kuat, hanya ada 1 balok yang bertumpu yaitu WF300x150, Ix = 7210cm3, L = 300cm. Sementara Ix kolom (H-300×0300) = 20400cm3, L = 300cm.
    Sehingga:
    G_A = \dfrac{I_c/L_c}{I_b/L_b} = \dfrac{20400/300}{7210/300} = 2.8
    Untuk G_B  , menurut SNI Baja 2002 pasal 7.6.3.3 a) : untuk komponen struktur tekan (yaitu kolom) yang dasarnya tidak terhubung secara kaku (alias bukan jepit) pada pondasi, nilai G tidak boleh diambil kurang dari 10,…
    Nah, jadi untuk tumpuan sendi, kita ambil saja G = 10.

    Cek di nomogram portal bergoyang, GA = 2.8 vs GB = 10, maka nilai K adalah sekitar 2.3.

    Dengan cara yang sama, untuk sumbu lemah kolom, ada 2 balok yang menumpu (gede-gede pula), maka GA-nya akan sangat kecil (dianggap 0). Trus liat di nomogram, 0 versus 10, K = 1.7.

  • Ronaldy said,

    iya seperti itu modelingnya gan, ohh bgtu ya gan, wktu itu sya hya kontrol sumbu lemah nya saja lalu sya ambil nilai G =1 untuk tumpuan sendi makanya hasilnya jauh dibawah 2 hehe,terima kasih gan . .

  • aziz said,

    sorry aku gak paham banget artikel itu, susah banget. tapi boleh dong aku nanya ? kalau aku mau buat dak beton untuk rumah tinggal uk. 5X 3.5 m pakai boundex bentang gawang yang 5m dengan tinggi kolom 3m harus pakai wf berapa ? tank jawabannya

  • nita said,

    apakah faktor tekuk (tabel) lebih dari 200 adakah?

  • andi said,

    artikel diatas aku ga paham ,,, tetepai aku munanya kalo kita tahaan dak …. beton .. maksudnya penyangga..dengan panjang 6,5m pake baja HABEAMposisinya dibalik ..pengaruh ga ama kekuatan … nya makasih …

  • Muhammad Rudi said,

    Terima Kasih ? artikelnya sangat membantu kalo bisa lebih lengkap lagi !

  • annas said,

    gan, cara ngecek lendutannya seberapa panjang gmana?

  • admin said,

    Cara ngecek lendutan atau menghitung lendutan?
    Kalau menghitung lendutan bisa dengan manual, atau bisa dengan bantuan software.
    Kalau ngeceknya, tinggal lihat SNI saja… untuk balok, lendutan maksimum dibatasi sebesar L/240 (kalo nggak salah), dan lendutan untuk beban hidup saja dibatasi sebesar L/360 (kalo nggak salah juga).
    Coba cek SNI lagi

  • Hasan Hamid said,

    Lebih bagus lagi klo kita di ajarkan cara menghitung bagaimana bisa terjadi grafik seperti itu, agar kita mudah ploting untuk baja profil yang kita mau?
    ditunggu share hitungannya bro..
    thanks be4

  • Yudha said,

    Gan, mau tanya ne…
    untuk analisis beam-column LRFD berdasar SNI Baja 2002, dengan profil WF saya kebingungan dalam menentukan panjang Lp, L, dan Lr…. itu gimana ya nentuinnya…
    saya pke buku perencanaan struktur baja dengan metode LRFD (sesuai SNI baja 2002) karangan pak agus setyawan….. mohon bantuannya y gan…
    buat tugas akhir ne…
    thank’s sebelummnya…

  • azham said,

    gan..tolong tampilkan tabel lengkap IWF,pofil C, profil I dari gunung garuda?
    maturnuwun sblmnya..

  • deny said,

    kok ga bisa dibuka ya….ada yang bisa bantu ga ya?

  • latief said,

    grafiknya gak kelihatan gan, sepertinya linknya hilang itu

  • wei2 said,

    gan, grafiknya nggak bisa dilihat…

Add A Comment