Struktur Baja I: Slide 11 [PDF]

Citation preview

SLIDE 11



STRUKTUR BAJA I LUCIANA BUARLELE, ST, MT TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS KRISTEN INDONESIA PAULUS



SAMBUNGAN BAUT (SNI 1729-2015) - LANJUTAN



LUCIANA BUARLELE, ST, MT TEKNIK SIPIL UNIVERSITAS KRISTEN INDONESIA PAULUS



PROSEDUR PERENCANAAN SAMBUNGAN BAUT Dalam perencanaan sambungan, khususnya baut, banyak aspek yang perlu dilakukan analisa selain analisa khusus baut itu sendiri.



Secara umum analisa tersebut dibagi menjadi 3 bagian, yaitu : - Analisa pelat penyambung (bila digunakan)



- Analisa profil yang disambung - Analisa kekuatan baut



Tiga hal itulah yang perlu dipastikan oleh perencana untuk memastikan sambungan, khususnya baut, mampu memikul beban yang ada di titik sambungan. Ketiganya harus memenuhi syarat kekuatan desain berdasarkan LRFD.



PROSEDUR PERENCANAAN SAMBUNGAN BAUT Berdasarkan tiga aspek tersebut, berikut tahap-tahap analisa sambungan baut terdiri dari :



1. Analisa kuat leleh pelat sambung/profil yang disambung 2. Analisa kuat putus (runtuh) pelat sambung/profil yang disambung



3. Analisa kuat block shear pada pelat sambung/profil. 4. Analisa kuat tumpu bearing strength



5. Analisa slip critical design (Bila tipe sambungan slip critical; pada umumnya sambungan baut untuk struktur yang menahan beban gempa selalu tipe slip critical). 6. Strength of bolts (analisa kekuatan baut



PROSEDUR PERENCANAAN SAMBUNGAN BAUT Dari keenam tahapan di atas, analisa yang murni menghitung kekuatan baut adalah step-6. Adapun step lainnya melibatkan pelat



sambung dan profil yang disambung. Untuk mempermudah pemahaman atas teori yang telah dijelaskan, berikut beberapa contoh perhitungan sambungan baut.



CONTOH SOAL, REF. LESMANA 1. Hitung dan analisa sambungan baut di bawah ini dengan gaya tarik 𝑃𝑢 = 150 𝑘𝑁 (Pelat sambung dianggap telah memenuhi



syarat/kuat). Sambungan merupakan sambungan slip kritis. Adapun spesifikasi profil baja yang digunakan adalah sebagai



berikut : Step-1 : Properties penampang dan material Profil Siku 100.100.10 Mutu Baja = BJ-37



Lo



= 3.500 mm



fy



= 240 MPa



Ag



= 1.920 mm2



fu



= 370 mm



tpelat = 10 mm



ix = 12 mm



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Baut Mutu = A325 (bagian ulir tidak termasuk geser) db



= 16 mm



Ab



= 201 mm2



ϕlubang= 18 mm (sesuai Tabel J3.3M, SNI 1729-2015) Fnt



= 620 MPa (Sesuai Tabel 1 atau SNI 1729-2015; Tabel J3.2M)



Fnv



= 372 MPa (Sesuai Tabel 1 atau SNI 1729-2015; Tabel J3.2M)



CONTOH SOAL, REF. LESMANA



Gambar 14. Profil siku sama kaki sebagai elemen tarik dengan sambungan baut



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-2 : Hitung kekuatan elemen dalam tarik (a) Kuat Leleh Elemen



𝑅𝑛 = 𝑓𝑦 𝑥 𝐴𝑔 = 240 𝑥 1.920 = 460.800 𝑁 Cek syarat kekuatan :



∅ 𝑥 𝑅𝑛 ≥ 𝑅𝑢 0,9 𝑥 460.800 ≥ 150.000 𝑁 414.720 𝑁 ≥ 150.000 𝑁



(𝑀𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑠𝑦𝑎𝑟𝑎𝑡)



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-2 : Hitung kekuatan elemen dalam tarik (b) Kuat Putus/Runtuh Elemen (Gambar 15) - Shear Lag (U) 𝑈=1 −



𝑥ҧ 𝐿



=1



28,2 − 100



= 0,718



- Nilai Luasan Netto Dikarenakan hanya satu lubang, sehingga :



𝐴𝑛 = 𝐴𝑔 − 𝑛 𝑥 ∅𝑙𝑢𝑏𝑎𝑛𝑔 𝑥 𝑡𝑝𝑒𝑙𝑎𝑡 𝐴𝑛 = 1.920 − 1 𝑥 18 𝑥 10 = 1.740 𝑚𝑚2



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-2 : Hitung kekuatan elemen dalam tarik - Nilai Luasan Efektif 𝐴𝑒 = 𝐴𝑛 𝑥 𝑈 = 1.740 𝑥 0,718 = 1.249,32 𝑚𝑚2 - Kuat putus 𝑅𝑛 = 𝑓𝑢 𝑥 𝐴𝑒 = 370 𝑥 1.249,32 = 462.248,4 𝑁 - Cek syarat kekuatan : ∅ 𝑥 𝑅𝑛 ≥ 𝑅𝑢 0,75 𝑥 462.248,4 ≥ 150.000 𝑁 346.686,3 𝑁 ≥ 150.000 𝑁



(𝑀𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑆𝑦𝑎𝑟𝑎𝑡)



CONTOH SOAL, REF. LESMANA



Gambar 15. Analisis luasan netto pada sambungan baut profil siku



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-3 : Hitung kekuatan elemen dalam geser (a) Untuk pelelehan geser dari elemen : ∅ 𝑥 𝑅𝑛 ≥ 𝑅𝑢 ; 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 ∅ = 1,0 𝑅𝑛 = 0,6 𝑥 𝑓𝑦 𝑥 𝐴𝑔𝑣 = 0,6 𝑥 240 𝑥 1.400 = 201.600 𝑁



Cek syarat kekuatan : ∅ 𝑥 𝑅𝑛 ≥ 𝑅𝑢 1,0 𝑥 201.600 ≥ 150.000 𝑁 201.600 𝑁 ≥ 150.000 𝑁



(𝑀𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑠𝑦𝑎𝑟𝑎𝑡)



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-3 : Hitung kekuatan elemen dalam geser (b) Untuk keruntuhan geser dari elemen : ∅ 𝑥 𝑅𝑛 ≥ 𝑅𝑢 ; 𝑁𝑖𝑙𝑎𝑖 ∅ = 0,75 𝑅𝑛 = 0,6 𝑥 𝑓𝑢 𝑥 𝐴𝑛𝑣 = 0,6 𝑥 370 𝑥 950 = 210.900 𝑁 Cek syarat kekuatan : ∅ 𝑥 𝑅𝑛 ≥ 𝑅𝑢 0,75 𝑥 210.900 ≥ 150.000 𝑁 158.175 𝑁 ≥ 150.000 𝑁



(𝑀𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑠𝑦𝑎𝑟𝑎𝑡)



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-4 : Hitung Block Shear - Identifikasi bidang geser dan bidang tarik



Gambar 16. Analisa bidang geser dan bidang tarik dari profil siku



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-4 : Hitung Block Shear - Nilai properties



𝐴𝑔𝑣 = 40 + 50 + 50 𝑥 𝑡 = 140 𝑥 10 = 1.400 𝑚𝑚2 𝐴𝑔𝑡 = 50 𝑥 𝑡 = 50 𝑥 10 = 500 𝑚𝑚2



𝐴𝑛𝑣 = 140 − 2,5 𝑥 ∅𝑙𝑢𝑏𝑎𝑛𝑔



𝑥 𝑡 = 140 − 2,5 𝑥 18 𝑥 10



= 950 𝑚𝑚2 𝐴𝑛𝑡 = 50 − 0,5 𝑥 ∅𝑙𝑢𝑏𝑎𝑛𝑔 = 410 𝑚𝑚2



𝑥 𝑡 = 50 − 0,5 𝑥 18 𝑥 10



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-4 : Hitung Block Shear - Menghitung kuas geser blok 𝑅𝑛 = 0,60 𝑥 𝐹𝑢 𝑥 𝐴𝑛𝑣 + 𝑈𝑏𝑠 𝑥 𝐹𝑢 𝑥 𝐴𝑛𝑡 ≤ 0,60 𝑥 𝐹𝑦 𝑥 𝐴𝑔𝑣 + 𝑈𝑏𝑠 𝑥 𝐹𝑢 𝑥 𝐴𝑛𝑡 𝑅𝑛 = 0,60 𝑥 370 𝑥 950 + 1 𝑥 370 𝑥 410 ≤ 0,60 𝑥 240 𝑥 1.400 + 1 𝑥 370 𝑥 410 𝑅𝑛 = 362.600 ≤ 353.300; nilai melebihi sehingga cukup ambil nilai batas maksimum, sehingga diambil nilai Rn. 𝑅𝑛 = 353.300 𝑁



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-4 : Hitung Block Shear -



Cek syarat kekuatan : ∅ 𝑥 𝑅𝑛 ≥ 𝑅𝑢 0,75 𝑥 353.300 ≥ 150.000 𝑁 264.975 𝑁 ≥ 150.000 𝑁



(𝑀𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑆𝑦𝑎𝑟𝑎𝑡)



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-5 : Hitung Bearing Strength (Kuat Tumpu)



Gambar 17. Analisa bearing strength sambungan baut



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-5 : Hitung Bearing Strength (Kuat Tumpu) 𝑅𝑛 = 1,2 𝑥 𝑙𝑐 𝑥 𝑡 𝑥 𝐹𝑢 ≤ 2,4 𝑥 𝑑 𝑥 𝑡 𝑥 𝐹𝑢 Karena terdapat 3 lubang, maka Baut No.1 : 𝑅𝑛1 = 1,2 𝑥 𝑙𝑐 𝑥 𝑡 𝑥 𝐹𝑢 ≤ 2,4 𝑥 𝑑 𝑥 𝑡 𝑥 𝐹𝑢



𝑅𝑛1



∅𝑙 = 1,2 𝑥 40 − 2



𝑥 10 𝑥 370 ≤ 2,4 𝑥 16 𝑥 10 𝑥 370



𝑅𝑛1 = 137.640 𝑁 ≤ 142.080 𝑁



𝑅𝑛1 = 137.640 𝑁



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-5 : Hitung Bearing Strength (Kuat Tumpu) Baut No.2 = Baut No.3 𝑅𝑛2 = 1,2 𝑥 𝑙𝑐 𝑥 𝑡 𝑥 𝐹𝑢 ≤ 2,4 𝑥 𝑑 𝑥 𝑡 𝑥 𝐹𝑢 𝑅𝑛2 = 1,2 𝑥 50 − ∅𝑙 𝑥 10 𝑥 370 ≤ 2,4 𝑥 16 𝑥 10 𝑥 370 𝑅𝑛2 = 142.080 𝑁 ≤ 142.080 𝑁



𝑅𝑛2 = 142.080 𝑁; Nilai 𝑅𝑛2 = 𝑅𝑛3 = 142.080 𝑁 Jadi :



𝑅𝑛 = 𝑅𝑛1 + 𝑅𝑛2 + 𝑅𝑛3 = 137.640 + 142.080 + 142.080 𝑅𝑛 = 421.800 N



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-5 : Hitung Bearing Strength (Kuat Tumpu) Cek syarat kekuatan : ∅ 𝑥 𝑅𝑛 ≥ 𝑅𝑢 0,75 𝑥 421.800 ≥ 150.000 𝑁 316.350 𝑁 ≥ 150.000 𝑁



(𝑀𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑆𝑦𝑎𝑟𝑎𝑡)



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-6 : Analisa pengaruh Critical Slip (Slip Kritis) Besar pengaruh slip kritis pada sambungan, sebagai berikut : 𝑅𝑛 = 𝜇 𝑥 𝐷𝑢 𝑥 ℎ𝑓 𝑥 𝑇𝑏 𝑥 𝑛𝑠 dimana : ∅



= 1,0 (lubang standar)



𝜇



= 0,5 (disumsikan permukaan kelas B)



𝐷𝑢



= 1,13



ℎ1



= 1,0 (diasumsikan baut telah ditambah untuk mendistribusikan beban pada pengisi).



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-6 : Analisa pengaruh Critical Slip (Slip Kritis) 𝑇𝑏



= 91.000 N (Sesuai Tabel J3.1M, berdasarkan dia baut yang dipilih)



𝑛𝑠



= 1,0 (terdapat 1 bidang geser)



Sehingga : 𝑅𝑛 = 𝜇 𝑥 𝐷𝑢 𝑥 ℎ𝑓 𝑥 𝑇𝑏 𝑥 𝑛𝑠 = 0,5 𝑥 1,13 𝑥 1 𝑥 91.000 𝑥 1 𝑅𝑛 = 51.415 𝑁 (untuk 1 baut)



Jadi kekuatan untuk 3 baut adalah : 𝑅𝑛 = 3 𝑥 51.415 = 154.245 𝑁



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-6 : Analisa pengaruh Critical Slip (Slip Kritis) Cek syarat kekuatan : ∅ 𝑥 𝑅𝑛 ≥ 𝑅𝑢



1 𝑥 154.245 ≥ 150.000 𝑁 154.245 𝑁 ≥ 150.000 𝑁



(𝑀𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑆𝑦𝑎𝑟𝑎𝑡)



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-7 : Strength of Bolts (Analisa kuat baut) Sambungan adalah tipe GESER, sehingga : 𝑅𝑛 = 𝐹𝑛𝑣 𝑥 𝐴𝑏 = 375 𝑥 201 = 75.375 𝑁 (untuk 1 baut) Sehingga untuk 3 baut : 𝑅𝑛 = 3 𝑥 75.375 = 226.125 𝑁



Cek syarat kekuatan : ∅ 𝑥 𝑅𝑛 ≥ 𝑅𝑢 0,75 𝑥 226.125 ≥ 150.000 𝑁 169.593,75 𝑁 ≥ 150.000 𝑁



(𝑀𝑒𝑚𝑒𝑛𝑢ℎ𝑖 𝑆𝑦𝑎𝑟𝑎𝑡)



CONTOH SOAL, REF. LESMANA Step-8 : Kesimpulan Sambungan baut (critical slip) mampu memikul beban rencana.



SEKIAN & TERIMA KASIH