Rangka Kaku Rigid Frames Reduced [PDF]

Citation preview

AR 2121 Struktur, Konstruksi dan Bahan 1 Semester I 2011-2012 Minggu ke-16



Rangka Kaku (Rigid Frames): Karakteristik dan Desain Aswin Indraprastha, Ph.D



11/24/2011



AR 2121 | AI



1



Topik 1. 2. 3. 4.



Definisi, karakteristik, aplikasi Sambungan Desain Kuis



11/24/2011



AR 2121 | AI



2



5 Menit



www.ar.itb.ac.id/aswin 11/24/2011



AR 2121 | AI



3



5 Menit



www.ar.itb.ac.id/aswin



11/24/2011



AR 2121 | AI



4



5 Menit



www.ar.itb.ac.id/aswin 11/24/2011



AR 2121 | AI



5



Klasifikasi Sistem Struktur • Tipologi berdasarkan geometri : Planar vs Curvilinear • Tipologi berdasarkan kekakuan : Kaku (Rigid) vs Fleksibel • Tipologi berdasarkan bentang : Satu- arah vs Dua- arah • Tipologi berdasarkan material : Kayu, susunan batu (masonry), beton, dan baja



11/24/2011



AR 2121 | AI



6



Klasifikasi Sistem Struktur- Diagram



11/24/2011



AR 2121 | AI



7



Klasifikasi Rangka Kaku- Diagram



11/24/2011



AR 2121 | AI



8



Klasifikasi Rangka Kaku- Contoh



11/24/2011



AR 2121 | AI



9



Klasifikasi Rangka Kaku- Contoh



11/24/2011



AR 2121 | AI



10



Klasifikasi Rangka Kaku- Contoh



11/24/2011



AR 2121 | AI



11



Klasifikasi Rangka Kaku- Contoh



11/24/2011



AR 2121 | AI



12



Rangka Kaku (Rigid Frames) • Gabungan komponen struktural: horizontal dan vertikal • Kekakuan struktural terletak pada sambungan kaku ( rigid connection) • Rangka menjadi satu kesatuan • Tipe: Portal, Kuda-kuda (Gable)



11/24/2011



AR 2121 | AI



13



Rangka Kaku (Rigid Frames) • Tipikal diagram pembebanan akibat beban vertikal merata pada balok



11/24/2011



AR 2121 | AI



14



Rangka Kaku (Rigid Frames) • Tipikal diagram raksi yang ditunjukkan oleh setiap kolom akibat pembebanan merata • Gaya reaksi vertikal tiap kolom= Beban vertikal/2



11/24/2011



AR 2121 | AI



15



Rangka Kaku (Rigid Frames) • Momen- momen yang terjadi pada struktur portal dengan sambungan kaku



11/24/2011



AR 2121 | AI



16



Rangka Kaku (Rigid Frames) • Diagram lengkap aksi-reaksi terhadap beban momen untuk portal dengan sambungan kaku



11/24/2011



AR 2121 | AI



17



Rangka Kaku (Rigid Frames)



11/24/2011



AR 2121 | AI



18



Rangka Kaku (Rigid Frames) • Komponen horizontal umumnya berdimensi lebih kecil dibanding komponen vertikal • Beban yang bekerja: lateral, aksial dan momen tekuk.



11/24/2011



AR 2121 | AI



19



Rangka Kaku (Rigid Frames) Perilaku • beban merata: bila penguatan pada sambungan portal, kolom bebas mengalami tekuk (b); penguatan pada sambungan pada kaki kolom, kolom mengalami tekuk lebih kecil (c); penguatan pada pondasi dengan sendi kaku, deformasi kolom lebih kecil (d) 11/24/2011



AR 2121 | AI



20



Rangka Kaku (Rigid Frames) • beban momen terdistribusi, (sehingga) • defleksi menjadi lebih kecil, (namun) • jarak antar kolom menjadi lebih pendek • sensitif terhadap penurunan permukaan



11/24/2011



AR 2121 | AI



21



Rangka Kaku (Rigid Frames) • ukuran dan dimensi komponen pendukung menentukan perilaku terhadap beban • titik- titik momen kritis menjadi penting (c, d, e)



11/24/2011



AR 2121 | AI



22



Sambungan (Connection)-1 • Macam- macam desain sambungan dengan bahan •Baja •beton



11/24/2011



AR 2121 | AI



23



Sambungan (Connection)- Baja • Prinsip utama: kekuatan, kekakuan dan kapasitas deformasi. • Klasifikasi sambungan: • dimana terjadi perubahan arah komponen struktur • untuk kemudahan konstruksi • dimana terjadi pergantian komponen struktur



11/24/2011



AR 2121 | AI



24



Sambungan (Connection)-Baja • Komponen sambungan: las, mur dan baut • Las: • tergantung cuaca yang mendukung untuk proses • ketersediaan listrik • masih memerlukan mur dan baut untuk kekakuan sementara • area khusus untuk proses • biaya untuk inspeksi



11/24/2011



AR 2121 | AI



25



Sambungan (Connection)-Baja • Mur dan Baut: • digunakan untuk sambungan yang menahan beban tarik dan lateral



11/24/2011



AR 2121 | AI



26



Sambungan (Connection)-Baja • Plat: • digunakan untuk memperkuat sambungan mur dan baut



11/24/2011



AR 2121 | AI



27



Sambungan (Connection)-Baja • Daerah- daerah kritis: • Perpindahan beban dari balok ke kolom menyebabkan potensi kegagalan pada sambungan • Pada bagian sambungan harus diperkuat



11/24/2011



AR 2121 | AI



28



Sambungan (Connection)-Baja • Penguatan derah- daerah kritis: • Meningkatkan kekuatan terhadap beban momen dengan berbagai cara :



11/24/2011



AR 2121 | AI



29



Sambungan (Connection)-Baja • Berbagai sambungan kolom- kolom



11/24/2011



AR 2121 | AI



30



Sambungan (Connection)-Baja • Berbagai sambungan kolom- pedestal



11/24/2011



AR 2121 | AI



31



Sambungan (Connection)-Baja • Berbagai sambungan kolom- balok



11/24/2011



AR 2121 | AI



32



Sambungan (Connection)-Baja • Berbagai sambungan kolom- balok untuk meningkatkan kekuatan terhadap beban momen



11/24/2011



AR 2121 | AI



33



Sambungan (Connection)-Baja • Berbagai sambungan balok- balok



11/24/2011



AR 2121 | AI



34



Sambungan (Connection)-Baja • Berbagai sambungan balok- balok untuk meningkatkan kekuatan terhadap beban momen



11/24/2011



AR 2121 | AI



35



Sambungan (Connection)-Bracing • Sambungan silang (braced frames): menggunakan sambungan sendi • bracing digunakan untuk meminimalkan gerakan lateral atau geser



11/24/2011



AR 2121 | AI



36



Sambungan (Connection)-Bracing • Tipe- time bracing: • siku • diagonal • tipe X • tipe K atau Chevron • Shear walls



11/24/2011



AR 2121 | AI



37



Sambungan (Connection)-Bracing • Bracing Horizontal



11/24/2011



AR 2121 | AI



38



Sambungan (Connection)-Bracing • Bracing Vertikal



11/24/2011



AR 2121 | AI



39



Sambungan (Connection)-Beton • Sambungan antara kolom baja dengan pondasi beton • menggunakan plat yang di-las ke kolom dan di-baut ke kepala pondasi • utamanya adalah menahan beban vertikal (tarik atau tekan), maupun lateral, jika kolom juga bagian dari bracing



11/24/2011



AR 2121 | AI



40



Sambungan (Connection)-Beton • Sambungan antara kolom baja dengan pondasi beton • jika diperlukan atau terdapat beban tarik yang besar, maka diperlukan ankur (anchor) ke pondasi



11/24/2011



AR 2121 | AI



41



Sambungan (Connection)-Beton • Sambungan antara balok baja dengan dinding beton • umumnya untuk menahan beban lateral dan momen



11/24/2011



AR 2121 | AI



42



Rangka Kaku-Desain



11/24/2011



AR 2121 | AI



43



Rangka Kaku-Desain • Material: baja, beton monolit dan kayu laminasi (laminated wood) • Bentuk: portal, kuda- kuda, dan sebagainya



11/24/2011



AR 2121 | AI



44



Rangka Kaku-Desain • Pertimbangan dalam memilih sistem rangka kaku: • Memerlukan rangka • Mengurangi beban momen ( memperngaruhi dimensi komponen) • Meningkatkan kekakuan dengan cara: • distribusi beban momen • mengurangi defleksi • Kekakuan sambungan • tipe-tipe komponen penopangnya



11/24/2011



AR 2121 | AI



45



Rangka Kaku-Desain • Rangka dan Lantai • rangka pada lantai dapat berupa pembalokan satu arah atau pembalokan dua arah • dapat pula berupa penguatan pada kepala kolom



11/24/2011



AR 2121 | AI



46



Rangka Kaku-Kuis : 30 Menit •Siapkan sehelai kertas dan mulai membaca pertanyaannya. •Jangan lupa: tulis NAMA & NIM. •Jawab dengan singkat, padat, dan jelas •Kalau perlu, jawab dengan gambar atau diagram. •JANGAN MENCONTEK



Siap ? 11/24/2011



AR 2121 | AI



47



Rangka Kaku-Kuis : 30 Menit 1. Apa itu sistem struktur rangka kaku dan apa karakteristiknya? 2. Beban- beban apa saja yang bekerja pada sambungan rangka kaku portal? Jelaskan dengan diagram 3. Ada dua macam sistem rangka kaku sederhana. Sebutkan. 4. Apa saja prinsip utama sambungan pada sistem rangka kaku? 5. Gambarkan beban dan gaya reaksi yang bekerja untuk diagram struktur di bawah ini



b



a



11/24/2011



AR 2121 | AI



48