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. Defin Definisi isi,, karak arakte teris ristik, tik, aplik aplikasi asi 2. Sambungan 3. Desain 4. Kuis
11/24/2011
AR 2121 | AI
2
Topik 1. Defin Definisi isi,, karak arakte teris ristik, tik, aplik aplikasi asi 2. Sambungan 3. Desain 4. 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
