bab 3 baja sambungan.doc

20
49 BAB III SAMBUNGAN PADA PORTAL BAJA A. Tipe Sambungan Menurut LRFD dan ASD ada 3 tipe sambungan yang didasarkan pada derajat pengekangannya terhadap rotasi. Tipe 1 (menurut ASD) adalah sambungan kaku atau rangka rigit atau rangka kontinyu atau fully restrained atau terkekang penuh = FR (menurut LRFD). Derajat pengekangan sambungan ini minimal 90% dari yang diperlukan untuk mencegah perubahan sudut rotasi. Tipe 2 (menurut ASD) adalah sambungan sederhana atau rangka tak terkekang atau rangka bebas atau partially restrained terkekang sebagian = PR (menurut LRFD). Derajat pengekangan sambungan ini maksimal 20% dari yang diperlukan untuk mencegah perubahan sudut rotasi. Tipe 3 (menurut ASD) adalah sambungan semi kaku atau rangka semi rigit. Derajat pengekangan sambungan ini minimal antara 20% sampai dengan 90% dari yang diperlukan untuk mencegah perubahan sudut rotasi. Sambungan tipe ini termasuk tipe PR (menurut LRFD) dimana penggunaannya tergantung dari proposi tertentu dari kekuatan penuh.

Upload: taufikbudij

Post on 04-Sep-2015

459 views

Category:

Documents


19 download

TRANSCRIPT

PAGE 56

BAB III

SAMBUNGAN PADA PORTAL BAJA

A. Tipe SambunganMenurut LRFD dan ASD ada 3 tipe sambungan yang didasarkan pada derajat pengekangannya terhadap rotasi.Tipe 1 (menurut ASD) adalah sambungan kaku atau rangka rigit atau rangka kontinyu atau fully restrained atau terkekang penuh = FR (menurut LRFD). Derajat pengekangan sambungan ini minimal 90% dari yang diperlukan untuk mencegah perubahan sudut rotasi.

Tipe 2 (menurut ASD) adalah sambungan sederhana atau rangka tak terkekang atau rangka bebas atau partially restrained terkekang sebagian = PR (menurut LRFD). Derajat pengekangan sambungan ini maksimal 20% dari yang diperlukan untuk mencegah perubahan sudut rotasi.

Tipe 3 (menurut ASD) adalah sambungan semi kaku atau rangka semi rigit. Derajat pengekangan sambungan ini minimal antara 20% sampai dengan 90% dari yang diperlukan untuk mencegah perubahan sudut rotasi. Sambungan tipe ini termasuk tipe PR (menurut LRFD) dimana penggunaannya tergantung dari proposi tertentu dari kekuatan penuh.B. Bentuk- Bentuk Sambungan

1. Sambungan Balok Rangka

Sambungan Balok Rangka (Tipe PR atau Tipe 2) digunakan untuk menyambung balok ke balok lain atau ke flens kolom jika tumpuan balok dianggap sederhana. Alat sambung nya dapat berupa las dan baut. Umumnya sambungan las dilakukan di bengkel, sedang sambungan baut dilakukan di lapangan. Sebagai contoh sambungan ini adalah seperti gambar di bawah ini.

2. Sambungan Balok dengan Dudukan (Tanpa Pengaku)Merupakan alternatif dari sambungan balok sederhana dengan siku badan. Balok dapat ditumpu pada satu dudukan tanpa perkuatan (stiffened). Dudukan (siku) tanpa perkuatan seperti ditunjukan pada gambar dan direncanakan untuk memikul reaksi penuh. Sambungan dengan dudukan ditujukan hanya untuk memindahkan reaksi vertikal dan tidak boleh menimbulkan momenmyang besar pada ujung balok.3. Sambungan Dudukan BerpenguatTebal dudukan ditentukan oleh tegangan lentur pada penampang kritis siku tersebut, seperti pada gambar di bawah ini. Pada gambar dipakai sambungan baut tanpa penyambungan ke balok. Penampang kritis diambil pada penampang netto yang melalui barisan baut teratas. Jika balok dihubungkan ke siku seperti gambar, rotasi ujung balok menimbulkan gaya yang cenderung mencegah pemisahan balok dari kolom. Pada sambungan yang dilas, las penuh pada sepanjang ujung dudukan akan melekatkan siku pada kolom, sehingga penampang kritisnya seperti ditunjukan pada gambar, tanpa memandang apakah balok dihubungkan dengan dudukannya.4. Sambungan Kolom ke Balok Menerus

5. Pelelehan Lokal Badan

6. Sambungan Pelat Ujung

7. Sambungan Balok ke Balok MenerusBila sambungan balok bertemu secara tegak lurus dengan balok atau gelagar lain, balok dapat disambungkan ke badan gelagar dengan sambungan balok sederhana atau dengan gabungan dudukan dan sambungan balok sederhana. Untuk balok menerus dengan kontinuitas yang akan dipertahankan, sambungan harus memiliki derajat kekakuan yang lebih tinggi. Tujuan sambungan balok ke balok adalah untuk menyalurkan gaya tarik pada salah satu sayap balok ke balok lain yang bertemu pada sisi badan balok atau gelagar yang lain. Sambungan ini dibedakan atas: sambungan dengan sayap-sayap tarik yang bertemu tidak disambung secara kaku dan sambungan dengan sayapsayap yang bertemu dan disambungkan secara kaku.

8. Sambungan Sudut Rangka Kaku.

Pada perencanaan portal kaku menurut metode tegangan kerja atau perencanaan plastis, pemindahan tegangan yang aman pada pertemuan balok dan kolom sangat penting. Bila batang-batang bertemu sedemikian rupa hingga badannya terletak pada bidang portal, pertemuannya sering disebut sambungan sudut. Sambungan sudut yang khas adalah:

1) Sudut lurus dengan atau tanpa pengaku diagonal

2) Sudut lurus dengan konsol.

3) Sudut dengan pelebaran lurus.

4) Sudut dengan pelebaran lengkung.

Perencanaan tegangan kerja biasanya menggangap bentangan batang diukur dari pusat ke pusat sudut yang berdekatan, dan momen inersia batang dianggap bervariasi sesuai dengan momen inersia penampang lintang yang diambil tegak lurus garis yang menghubungkan pusat ke pusat sudut.

Sambungan sudut yang direncanakan dengan tepat harus ,

1). Memindahkan momen ujung antara balok dan kolom

2). Memindahkan gaya ujung balok ke kolom.

3). Memindahkan gaya geser ke puncak kolom kepada balok.

Jika sendi plastis yang berkaitan dengan mekanisme keruntuhan diharapkan terbentuk di atau dekat sudut, sambungan sudut harus memiliki kapasitas rotasi yang memadai.

C. Analisis Sambungan Sudut Portal Kaku

Perhatikan gambar potongan pada derah panel.Diasumsikan bahwa Momen seluruhnya dibebankan pada pelat sayap, maka:

Gaya Tu ini ditahan oleh kekuatan geser pelat badan balok, maka:

Menurut Konsep LRFD,Beban terfaktor < Kekuatan

EMBED Equation.3

Bila tw perlu lebih kecil daripada tw yang ada, maka pelat badan perlu diperkuat dengan pelat miring atau ganti profil YANG LEBIH BESAR.

Contoh Perhitungan Kekuatan Sambungan Sudut Portal Kaku

Diketahui sambungan sudut kaku seperti gambar di bawah ini. Kolom terdiri atas W14 x 100,1 dan balok W27 x 139,9. Sambungan menahan Momen terfaktor Mu = 500 kNm, gaya aksial pada kolom 250 kN, pada balok 60 kN. Mutu baja BJ 37. Rencanakan sambungan tersebut, bila mengunakan las dengan elektrode E70.Jawab:Besaran W 14 x 100,1 (Kolom)

h = dk= 360mm; bf = 256 mmtw = 11,43 mm; tf = 19,89 mm

A= 14040 mm2; Ix = 3,317 108 mm4Iy = 5,557 107 mm4rx = 153,7 mm; ry = 63 mmSx = 1,8406 106 mm3Sy = 4,343 105 mm3

Besaran W 27 x 139,9 (Balok)H=db = 684mm; bf = 254 mm

tw = 12,45 mm; tf = 18,97 mm

A = 17840 mm2; Ix = 1,36109 mm4Iy = 4,791 106 mm4 rx = 276,1 mm; ry = 51,8 mm

Sx = 3,9795 107 mm3Sy = 3,77 105 mm3 Panjang garis:

Gaya pada

Kontrol tebal pelat badan balok

Luas penguat yang diperlukan:

Bila digunakan pelat tebal 10 mm, lebar 60 mm (kurang dari setengah lebar sayap balok), dipasang kanan kiri, maka kedalaman keseluruhan menjadi: 60 + tw + 60 = 120 +12,45 = 132,45 mm. Luasnya = 132,45 x 10 = 1324,5 mm2 > 1133 mm2

Kontrol tekuk lokal pelat pengaku.

Jadi pelat 2 x 10 x 60 dapat digunakan untuk pengaku diagonal.Perhitungan Las Sudut pada sisi AB

Gaya yang dipikul = gaya pada flens kolom =

Gunakan las sudut ukuran 8 mm pada kedua sisi badan balok.

Ukuran Las Sudut Bagian BC (Kedua Sisi)

Las ini menahan beban tarik (disamakan dengan gaya pada badan kolom) dan beban geser (pada balok = 60 kN), oleh karena itu beban diperhitungkan sebagai resultan kedua beban tersebut. Kedua gaya tersebut adalah dalam geser sehingga kekuatan las dalam geser adalah 0,6 (fw E60xx) = 0,6 . 421 = 252,6 N/mmBeban Tarik:

Beban Geser:

Resultante beban :

Tebal las yang diperlukan:

Gunakan las sudut sepanjang BC (kanan kiri) tebal 10 mm

Ukuran Las pada Pengaku Diagonal (AC)Gaya yang dipikul:

Kekuatan Las:

Panjang las : L = 700,6 mm , Ln = L 2 tf = 700,6- 2 (19,89) = 660,8 mmTebal Las yang diperlukan:

Gunakan Las tebal 3 mm (minimal)Tinjauan Pengaku Vertikal karena Gaya Flens Kolom

Jarak tepi luar flens sampai kelengkungan badan: k = r + tf =16,2 +18,97= 35,17 mm

Gaya Flens kolom telah dihitung didepan Ru1= 1099837 N

Kekuatan Badan:

Luas yang diperlukan:

Tersedia lebar : Gunakan 110 mmPanjang pelat asumsikan kali lebar sayap balok = . 254 = 127mm.

Gunakan panjang pelat 110 mm.(kurang dari 127 mm)Tebal pelat pengaku vertikal minimum yang diperlukan:

Dipakai pelat pengaku vertikal tebal 12 mm.

Kontrol tekuk lokal.

Ternyata < p jadi dapat diperhitungkan terjadinya momen plastis.Gunakan pelat 2x 12 x 110 dengan lebar penuh pada C dan nol pada D.

D. Sambungan Pelat Landasan

Sambungan pada alas kolom harus memperhatikan: (1) gaya tekan pada sayap kolom harus disebar oleh plat alas ke media penyangganya sedemikian sehingga tegangan tumpunya masih dalam batas-batas yang diijinkan, (2) penjangkaran pada alas kolom ke pondasi beton.Pada alas kolom yang memikul beban aksial, dimensi dan pembebanan plat alas seperti dutunjukan pada gambar. Distribusi tegangan di bawah plat alas dianggap merata dan daerah di luar penampang kritis dianggap bekerja seperti balok kantilever.

Gambar: Sistem Pembebanan dan Dimensi Plat Alas Kolom Tebal Pelat Landasan (t perlu)

Alas kolom pada umumnya harus menahan momen disamping gaya aksial. Ketika momen bekerja, pratekan pada bagian tarik akibat lentur akan berkurang (seringkali menjadi 0), sehingga daya tahan terhadap tarik hanya diberikan oleh baut angkur. Pada bagian tekan bidang kontak tetap mengalami tekanan. Penjangkaran mampu menjalani deformasi rotasi yang tergantung pada panjang baut angkur untuk berubah bentuk secara elastis. Sejumlah metode dan detail konstruksi yang rumit dikembangkan pada perencanaan alas kolompenahan momen, yang bervariasi tergantung pada besarnya eksentrisitas beban dan detail penjangkaran yang khusus. Beberapa detail sambungan alas kolom untuk menahan momen diperlihatkan pada Gambar di bawah ini.

Gambar. Sambungan Alas Kolom yang Menahan MomenContoh Perhitungan Kekuatan Sambungan Landasan Kolom

Sebuah kolom W 14x16x142 (211,3) dari BJ 37 menahan beban aksial mati PD = 1100 kN, beban aksial hidup PL = 1000 kN, beban angin PW = 300 kN dan beban harisontal mati HD = 100 kN, beban harisontal hidup HL = 80 kN. Pelat landasan dari BJ 37 dan mutu beton landasan fc = 25 MPa. Baut angkur diameter 1. Rencanakan sambungan tersebut.

Jawaban:

W 14 x 142 berat 211,3kg/m memiliki ukuran:

h = 375mm; bf = 394 mm; tw = 17,27 mm; tf = 27,00 mm; A = 27000 mm2; Ix = 6,961. 105 mm4; Iy = 2,748. 105 mm4; rx = 160,5 mm; ry = 100,8 mmSx = 3,7156 106 mm3; Sy = 1,3964 106 mm3 Beban terfaktor:

1) Pu = 1,2 PD + 1,6 PL = 1,2 (1100) + 1,6 (1000) = 2920 kN = 2920000 N2) Pu = 1,2 PD + 0,5 PL + 1,3 PW = 1,2 (1100) + 0,5 (1000) + 1,3 (250) = 2145 kN

1) Puh = 1,2 HD + 1,6 HL = 1,2 (100) + 1,6 (80) =248 kN = 248000 N2) Puh = 1,2 HD + 0,5 HL + 1,3 PW = 1,2 (100) + 0,5 (80) + 1,3 (250) = 485 kN

Dipilih beban yang berbahaya (besar) yaitu Pu = 2920000 N. dan Puh = 485000 NLuas Pelat Landasan:

Agar harga m dan n hampir sama maka perlu dihitung besaran berikut ini:B diperkirakan: 0,80 b + 2m = 0,80. 394 + 2m = 315+ 2m

N diperkirakan: 0,95 d + 2n = 0,95. 375 + 2n = 356 + 2n Dengan memperhatikan besaran diatas dan luas yang diperlukan dipilih ukuran pelat landasan 460 x 500 dengan luas = 230000 mm2 > 229020 mm2

Besarnya m = 0,5 (460 315) = 72,5 mm

n = 0,5 (500 356) = 71,4 mm

Dipilih yang terbesar m= 72,5 mm.

Tebal pelat landasan:

Dipakai t = 25 mm > 24,7 mm

Gunakan pelat landasan: 25 x 460 x 500Perhitungan jumlah baut:

Gaya harisontal yang harus ditahan = Puh = 485000 NKekuatan satu baut D 1 (25,4 mm) dalam geser adalah:

Gambar : Sambungan menerus balok ke balok dengan sayap yang

tidak disambung secara kaku

A

B

C

D

Nu=60 kN

W 14 x 100,1

W 27 x 139,9

dk=360

db = 684

12 m

2m

y

A

C

C

y

n

0,95 d

N

HD= 100kN

HL= 80kN

PW= 300 kN

PD= 1100kN

PL= 1000kN

PW= 300 kN

n

0,80 b

m

m

B

b

h

tf

d k

d b

twb

wb

twb

Tu

twb

ab

V

H

d k

M u

M u

H

V

0,95 d b

Tu

Tu

Tu

D

A

C

C

B

A

D

4m

B

C

fy

k

Pelat sayap

tf + 5 k

tw

2,5 k

2,5 k

Tinggi Pelat Ujung

Lebar Pelat Ujung

Las Sudut

V

M

Baut

49

Gambar: Soal Portal Gabel

=2145000 N.

= 485000N.

Tu

H

m

fp

M

Plat Landasan

PAGE

_1291008534.unknown

_1322378360.unknown

_1355030100.unknown

_1355632358.unknown

_1355633520.unknown

_1386480694.unknown

_1355633332.unknown

_1355632173.unknown

_1323579892.unknown

_1323586466.unknown

_1322457218.unknown

_1292067528.unknown

_1312538308.unknown

_1322291025.unknown

_1312537148.unknown

_1291437567.unknown

_1292067447.unknown

_1248934381.unknown

_1248941467.unknown

_1260855621.unknown

_1291006666.unknown

_1248961648.unknown

_1260855372.unknown

_1248962510.unknown

_1248941539.unknown

_1248940443.unknown

_1248940725.unknown

_1248936059.unknown

_1248876560.unknown

_1248885483.unknown

_1248886150.unknown

_1248890869.unknown

_1248877700.unknown

_377299208.unknown

_377300862.unknown