Batang Tarik (Teknik Struktur Bangunan)

Penggunaan Konstruksi Baja : Dasar Perencanaan Struktur Baja

Batang tarik merujuk pada elemen struktur yang mampu menahan pembebanan tarik searah dengan sumbunya. Batang tarik biasanya ditemukan dalam struktur baja, seperti pada elemen struktur penggantung, rangka batang (seperti jembatan, atap, dan menara), serta sebagai batang sekunder dalam sistem pengaku lantai rangka batang atau penumpu antara sistem dinding berusuk (bracing).

Bentuk batang tarik dapat bervariasi, mulai dari profil tunggal hingga variasi bentuk dari susunan profil tunggal. Contoh bentuk penampang yang digunakan meliputi bulat, plat strip, plat persegi, baja siku, siku ganda, kanal, kanal ganda, serta profil WF, H, I, dan boks. Secara umum, penggunaan profil tunggal lebih ekonomis. Namun, penampang tersusun diperlukan dalam beberapa kasus, seperti ketika kapasitas tarik profil tunggal tidak mencukupi, kekakuan profil tunggal tidak memadai karena kelangsingannya, pengaruh gabungan dari lenturan dan tarikan membutuhkan kekakuan lateral yang lebih besar, detail sambungan memerlukan penampang tertentu, atau untuk memenuhi pertimbangan estetika.

Kekakuan batang tarik

Kekakuan batang tarik sangat penting untuk mencegah fleksibilitas berlebihan pada batang. Batang tarik yang terlalu panjang dapat menghasilkan lendutan yang signifikan karena beban beratnya sendiri. Batang juga dapat bergetar jika harus menahan gaya angin pada rangka terbuka atau saat menopang alat-alat yang bergetar.

Kriteria kekakuan didasarkan pada angka kelangsingan (slenderness ratio) yang mempertimbangkan perbandingan panjang batang (L) dengan jari-jari kelembaman (r). Bentuk penampang batang biasanya tidak mempengaruhi kapasitas daya tahan terhadap gaya tarik. Namun, saat menggunakan alat penyambung seperti baut atau paku keling, perlu mempertimbangkan konsentrasi tegangan yang terjadi di sekitar alat penyambung, yang dikenal sebagai Shear lag. Tegangan lentur juga dapat terjadi jika titik berat batang yang disambung tidak berimpit dengan garis sumbu batang. Pengaruh ini sering diabaikan, terutama pada batang yang dibebani secara statis.

Dalam perencanaan, tegangan yang diizinkan harus ditentukan untuk luas batang bruto dan luas efektif netto. Tegangan pada luas penampang bruto biasanya direncanakan lebih rendah dari tegangan leleh untuk mencegah deformasi yang signifikan. Luas efektif netto direncanakan untuk mencegah keruntuhan lokal pada bagian-bagian struktur.

Pada perhitungan dengan luas efektif netto, diperlukan koefisien reduksi untuk batang tarik. Ini bertujuan untuk mengatasi risiko yang timbul akibat Shear lag. Tegangan geser pada baut penyambung akan terkonsentrasi pada titik sambungannya, namun efek dari Shear lag ini dapat berkurang dengan penggunaan lebih banyak alat penyambung.

Luas penampang bruto, netto dan efektif netto

Luas penampang bruto sebuah batang (Ag) dihitung dengan mengalikan tebal dan lebar bruto batang. Sementara itu, luas penampang netto diperoleh dengan mengurangkan lebar bruto dengan lebar lubang tempat sambungan pada penampang. Lebar netto ini dihitung dengan mengambil 1/16 inci lebih besar dari dimensi nominal lubang dalam arah normal pada tegangan yang bekerja, sesuai dengan ketentuan dalam AISCS.

Menurut AISCS, untuk menghitung luas netto, diameter lubang dari paku keling atau baut diambil 1/16 inci lebih besar dari ukuran nominal alat penyambungnya. Oleh karena itu, dalam perhitungan luas netto, diameter alat penyambung harus ditambahkan dengan 1/8 inci atau (d + 1/16 + 1/16).

Contoh aplikasi batang tarik

Beberapa tipe penampang batang tarik

Batang tarik bulat

Batang tarik bulat adalah jenis batang tarik yang umum dan sederhana, sering kali berulir. Jenis batang ini digunakan sebagai batang sekunder dengan tegangan rencana yang rendah dalam berbagai aplikasi, seperti pengikat gording untuk mendukung struktur gording pada bangunan industri (Gambar 6.27a), pengikat vertikal untuk mendukung rusuk pada dinding bangunan industri, penggantung seperti batang tarik yang menopang balkon (Gambar 6.27c), dan batang tarik untuk menahan tekanan pada pelengkung (arch).

Batang tarik bulat sering digunakan sebagai ikatan angin diagonal pada dinding, atap, dan menara. Penggunaan tarikan awal ini bermanfaat untuk mengurangi lendutan dan getaran yang dapat menyebabkan kelelahan pada sambungan. Tarikan awal ini dapat dicapai dengan merencanakan batang 1/16 inci lebih pendek untuk setiap panjang 20 kaki.

Pemakaian batang tarik bulat

Batang-batang jadi

Batang-batang jadi memiliki beberapa kriteria penting dalam penggunaan alat sambungan paku keling, baut, atau las setempat. Pertama, jarak mendatar dari alat sambungan tersebut untuk dua pelat atau pelat dan perletakan rol tidak boleh melebihi 24 kali ketebalan pelat yang paling tipis atau 12 inci. Selain itu, jarak mendatar dari baut, paku keling, atau las setempat yang menghubungkan dua atau lebih perletakan rol tidak boleh melebihi 24 inci.

Untuk batang-batang yang dipisahkan oleh rusuk-rusuk berselang seling, jarak antar rusuk penyambung harus diatur sedemikian rupa sehingga perbandingan kerampingan dari tiap komponen, yang diukur sebagai jarak antara alat penyambung dari rusuk, tidak melebihi 240.

Pelat penutup berlubang atau pelat pengikat dapat digunakan pada bagian terbuka dari batang tarik jadi. Perencanaan pelat pengikat harus mematuhi kriteria-kriteria berikut ini:

1. Jarak antara pelat harus diatur agar perbandingan kerampingan dari komponen yang berada di antara kedua pelat tidak melebihi 240.

2. Tinggi pelat pengikat tidak boleh kurang dari dua pertiga jarak horizontal dari alat penyambung paku keling, baut, atau las yang menghubungkan alat tersebut dengan komponen dari batang jadi.

3. Ketebalan alat penyambung tidak boleh kurang dari A dari jarak horizontal tersebut.

4. Jarak vertikal dari alat penyambung seperti paku keling, baut, atau las pada pelat pengikat tidak boleh melebihi 6 inci.

5. Jarak minimum dari alat penyambung tersebut ke tepi-tepi pelat pengikat harus memenuhi persyaratan yang ditetapkan.