Perencanaan Sambungan [PDF]

Citation preview

I.



Perencanaan Sambungan



Vu 50 56 44 44 44 56



106 M Cu



44 44 44 56



Ru Ru Ru Ru Ru Cu



Misal sambungan balok-kolom seperti pada gambar, dari hasil analisa struktur didapat; Vu = 50 kN dan Mu = 60 kNm. Balok dan kolom memakai baja WF 250 dengan Fy 240 MPa.



Detail WF 250x250 d =244 mm bf = 244 mm tw = 7 mm



Coba baut dia. 16mm dengan lima baris baut Ab = π(16)2 / 4 = 200mm2



f uv =



tf = 11 mm (n=10 buah)



Vu 50.000 = = 33,3 Mpa n * An 10 * 0,75 * 200



Kuat tarik nominal baut, untuk baut A307 berlaku persamaan ftu = 410 – 1,9 * fvu = 410 – 1,9 * 33,3 = 346,7 Rn = 0,75*An * ftu = 0,75*200 * 346,7 = 52005 N Asumsi jika semua baut mengalami tarik sampai tegangan leleh Øf Tn = 0,75*10 * Rn = 390.000 N Gaya tekan yang diberikan oleh sayap balok Øy Cn = 0,9*a * bf * Fy = 0,9*244*240 = 53784 a Keseimbangan gaya Øf Tn = Øy Cn



→



a = 390000 / 53784 = 7,25



Kedalaman tegangan tekan a = 7,25 < tebal sayap = 11 mm OK! Momen nominal sambungan Mn = n* zi Rn = n*Rn  zi = 2*52005* (56+100+144+188+294) = 81,3 106 Nm Øf Mn = 0,75*81,3 = 62,5 kNm > Mu = 60 kNm OK! Perhitungan Pelat Penutup Las menggunakan electrode E60 sehingga Fuw = 60 ksi = 420 MPa Untuk menghitung tebal plat, perlu diketahui moment maksimum yang terjadi akibat gaya baut. Perhitungan moment disederhanakan dengan mengasumsikan plat tumpu jepit pada ketiga sisi dan dibebani merata oleh gaya baut-baut (perhitungan ditinjau setengah sisi plat). las ly = (244-22) = 222 ly



lx Menghitung tebal plat



lx = (244-7)/2 = 118,5



Beban merata qu = (4*Rn) / A = 4*52005/(222*118,5) = 7,9 N/mm2 ly / lx = 1,87



→ dari tabel untuk plat jepit di 3 sisi didapat Mu = (0,109* qu* lx2)



Mu = 0,109*7,9*118,52 * b = 12092*b Nmm Jadi tebal plat t =



4M u 4 *12092 = 15,0  15 mm = y f y 0,9 * 240



Menghitung tebal las Perhitungan disederhanakan, dengan gaya geser dipikul oleh las pada badan dan moment dipikul oleh las pada sayap. Kuat nominal geser las Rnw = te * 0,6 Fuw * lw= 252 te lw



Las pada badan Rnw = 252 te * (2*222) = 111888 te Vu = Øf Rnw →



50000 = 0,75 * 111888 te



→ te = 0,6 mm



tw = 2 * te = 2 * 0,6 = 0,85mm gunakan tw min = 3 mm Las pada sayap Gaya tarik yang diakibatkan oleh moment Tu = Mu/d’ = 60*106 / (244-11) = 257510 Rnw = 252 te * (2*244-7) = 121212 te Tu = Øf Rnw →



257510 = 0,75 * 121212 te



→ te = 2,8 mm



tw = 2 * te = 2 * 2,8 = 4,0mm gunakan tw = 4 mm



II.



Perencanaan Pelat Penumpu Kolom (pilih salah satu dari ke 2 contoh berikut) Contoh A Kasus kolom dengan eksentrisitas Momen kecil (e = M/P < B/6 ) Pu = 800 kN,



Mux = 20 kNm,



Vu = 60 kN



Kolom WF 200x200 d =200 mm bf = 200 mm tw = 8 mm A = 11080 mm2



f’c = 20 MPa Ix = 47.2 E6 mm4



fy = 240 MPa Wx = 472 E3 mm3



Wy = 160 E3 mm3



Coba B = 300 mm , N = 300 mm



→



tf = 12 mm



Iy = 16 E6 mm4 rx = 86.2 mm ry = 50.2 mm



A1 = 90000 mm2



e = Mu / Pu = 20 / 800 = 0.025 mm = 25 mm < N/6 = 50 mm (eksentrisitas kecil)



f1.2 =



𝑃 𝐵.𝑁



±



𝑀.𝑐



800000



= 300∗300 ±



𝐼



20000000∗150 3004 / 12



= 8.89  4.44 < Fp



(MPa)



f1 = 13.33 dan f2 = 4.44 →



Coba luas kolom beton 400 x 400 mm



A2 = 160000 mm2



Cek kuat tekan beton 𝐴



16



Fp = 0.85 𝜑c f ’c√𝐴2 = 0.85*0.6*20 √ 9 = 13.6 1



(MPa)



f1 = 13.33 < Fp OK!



Merencanakan tebal pelat Panjang kantilever pelat (l) adalah yang terkecil dari m dan n m= n=



𝑁−0.95𝑑 2



𝐵−0.8 𝑏𝑓 2



=



=



300−0.95∗200 2 300−0.8∗200 2



= 55 (mm) = 70 (mm)



jadi l = n = 70 mm. Dengan mengambil tegangan merata sebesar f1 maka momen persatuan panjang pada garis kritis Mplu = ½ *f1*l2 = ½ *13.33*702 = 32659 Kapasitas moment pelat persatuan panjang Mn = φy Z fy = φy ( ¼ tp2 )*fy = 0.9*( ¼ tp2 )*fy Menyamakan Mn = Mplu maka didapat 4𝑀𝑝𝑙𝑢



𝑡𝑝 = √0.9



𝐹𝑦



4∗32659



= √ 0.9∗240 = 24,6  25 mm



Kesimpulan: Pelat ukuran 300x300x25 mm ;



Merencanakan Baut Angker



kolom ukuran 400x400 mm



Pada kasus ini baut tarik tidak diperlukan karena tegangan pada pondasi semua tekan. Hanya diperlukan baut geser untuk menahan gaya horizontal pada pondasi. Dicoba baut A307 diameter 16 mm dengan kuat geser nominal Fnv = 188 MPa Kuat geser nominal perbaut Rn = Ab*Fnv = 200*188 = 37600 N Jumlah baut yang diperlukan n = Vu/(*Rn) = 60000/(0,75*37600) = 2,1 Jumlah baut minimal 4 buah. Jadi dipakai 4 baut A307 diameter 16 mm Contoh B Kasus kolom dengan beban vertikal dan momen besar (eksentrisitas besar) Pu = 200 kN,



Mux = 80 kNm, Vu = 40 kN



Kolom WF 200x200 d =200 mm bf = 200 mm tw = 8 mm f’c = 20 MPa Ix = 47.2 E6 mm4



A = 11080 mm2



fy = 240 MPa Wx = 472 E3 mm3



Wy = 160 E3 mm3



Coba B = 350 mm , N = 350 mm



→



tf = 12 mm



Iy = 16 E6 mm4 rx = 86.2 mm ry = 50.2 mm



A1 = 122500 mm2



e = Mu / Pu = 80 / 200 = 0.4 m = 400 mm > N/2 = 175 mm (eksentrisitas besar) f1.2 =



𝑃 𝐵.𝑁



±



𝑀.𝑐 𝐼



200000



= 350∗350 ±



80000000∗175 3504 / 12



= 1.6  11.2



f1 = -9.6 dan f2 = 12.8 Coba luas kolom beton 450 x 450 mm



→



A2 = 202500 mm2



A2 / A1= 202500 / 122500 = 1.653 𝐴



Fp = 0.85 𝜑c f ’c√𝐴2 = 0.85*0.6*20*1.653 1



= 13.1



(MPa)



f2 = 12.8 < Fp OK! m



f3



n f3



f1 f3



f4 = f2 - f3



Merencanakan tebal pelat



f2



m= n=



𝑁−0.95𝑑 2



𝐵−0.8 𝑏𝑓 2



=



350−0.95∗200 350−0.8∗200



=



= 80 (mm)



2 2



= 95 (mm) 𝑓



12.8



2 A = 𝑓 +𝑓 *N = 12.8+9.6 * 350 = 200



Letak garis netral



2



𝑓3 =



𝐴−𝑚 𝐴



𝑓2 =



1



200−80 200



∗ 12.8 = 7.68



f4 = f2 - f3 = 12.8 – 7.68 = 5.12 Momen persatuan panjang Mplu = (1/2 f3 + 1/3 f4) l2 = (7.68/2+5.12/3)*952= 50059 Kapasitas moment pelat Mn = φy Z fy = φy ( ¼ tp2 )*fy = 0.9*( ¼ tp2 )*fy = Mplu 4𝑀𝑝𝑙𝑢



𝑡𝑝 = √0.9



𝐹𝑦



4∗50059



= √ 0.9∗240 = 30,4  32 mm



Kesimpulan: Pelat ukuran 350x350x32 mm, dan kolom beton ukuran 400x400 mm Merencanakan Baut Angker Asumsi gaya geser dipikul oleh baut geser dan gaya tarik dipikul oleh baut tarik a. Baut Geser Dicoba baut A307 diameter 16 mm dengan kuat geser nominal Fnv = 188 MPa Kuat geser nominal perbaut Rnv = Ab*Fnv = 200*188 = 37600 N Jumlah baut yang diperlukan n = Vu/(*Rnv) = 60000/(0,75*37600) = 2,1  3 buah b. Baut Tarik Dicoba baut A307 diameter 16 mm dengan kuat geser nominal Fnt = 310 MPa Kuat tarik nominal perbaut Rnt = Ab*Fnv = 200*310 = 62000 N N/2



d' T f1



M



P a



0,85f’c C



Perhitungan angker menggunakan teori beton bertulang  Fv = 0



T+P=C



dengan C = 0,85 f’c a B  M terhadap lokasi T = 0



M + P(N/2 – d’) – C (a*B) = 0



Dengan menyelesaikan kedua persamaan diatas didapat a = d - (d2 – 2 ) dimana



 = { M + P(N/2 – d’)}/(0,85 f’c B)



Asumsi dipakai d’ = 50 mm, maka d = N – d’ = 350 – 50 = 300 (N/2 – d’) = 350/2 – 50 = 125  = { 80 106 + 200 103 (125)}/(0,85*20*350) = 17647 a = 300 - (3002 – 2*17647) = 66 T = C – P = 0,85*20*66*350 – 200000 = 192700 Jumlah baut tarik n = T / (*Rnt) = 192700 / (0,75*62000) = 4,14  5 buah