L.1. Desain Sambungan Rafter-Rafter Struktur Utama 1

Format T-1 TUGAS Struktur Baja-2 Semester Genap 2016-2017

Kelompok : I (SATU)

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Sipil, Fakultas Sains Sains dan Teknik, Teknik, Universitas Nusa Cendana, KUPANG

Halaman: __ dari__halaman

“DESAIN SAMBUNGAN STRUKTUR UTAMA GABEL 1(A -B)”

L.2. Desain Sambungan Puncak (Rafter-Rafter) Struktur Utama Gabel 1(A-B)

Hendak direncanakan suatu sambungan puncak rafter yang dibebani beban-beban sambungan sebagai berikut: 

Mux = 38546600 Nmm (-)



V’ux = 39747,73 N 39747,73 N (↑)



Muy = 11537740 Nmm (+)



V’uy =



4307,19 N (tegak lurus gambar)

N’u = -101278,08 N (tekan)

Nilai Mu, Vu dan Nu diatas diperoleh dari hasil a nalisa menggunakan program analisa kegiatan sebelumya pada pekerjaan L.1 Identifikasi Sambungan di mana nilai Vu dan Nu diperoleh berdasarkan Lampiran 22.

Gambar L-1 Beban Pada Puncak Rafter Eksterior


Kelompok : I (SATU)

Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana, KUPANG


L.2.1. Menentukan Jenis Sambungan, Jumlah Daerah Sambung dan Konektornya

Jenis sambungan: Sambungan yang akan didesain dalah sambungan puncak rafter, dimana sambungan ini menghubungkan dua profil dalam satu rafter. Pada sambungan digunakan media sambung pelat ujung. Rafter adalah dari profil WF 496 x 432x 45 x 70 mm, dengan mutu f y = 400 MPa. Data dimensi profil ditunjukkan Tabel L-5. Pelat sambung badan dan pelat sambung sayap, masing-masing adalah pelat baja dengan tebal 10 mm dan mutu f y = 400 MPa. Tabel L-5. Data Dimensi WF 496 x 432x 45 x 70 mm WF 496 x 432x 45 x 70 mm (106 kg/m') H

B

d

t

A

(mm) (mm) (mm) (mm) (mm2) 496

432

45

70

Kekuatan material : fy = 400 MPa

Ix

Iy

(mm4)

(mm4)

ix

iy

(mm) (mm)

77010 2,98 x 10 9 9,44 x 108 197

111

Sx

Sy

(mm3)

(mm3)

1,20 x 10 7 4,37 x106

Jumlah daerah sambung dan deskripsi konektornya: Sambungan memiliki dua daerah sambung, yaitu: 1. Ujung rafter ke pelat sambung ujung; konektor las dari mutu f y = 400 MPa. 2. Pelat ujung rafter yang satu ke pelat ujung rafter berikutnya; konektor baut dari mutu f y = 400 MPa. Konektan-konektan dan daerah sambung dari sambungan yang hendak direncanakan ditunjukkan dalam Gambar 12.2-2.


Kelompok : I (SATU)



Gambar 12.2-3 Pemodelan Konektan dan Daerah Sambung dari Sambungan Puncak Gabel 1(A-B) (a)

Daerah Sambung-1: Konektan Las

(b)

Daerah Sambung-2: Konektan Baut

L.2.2. Desain Sambungan Puncak Rafter Gabel 1(A-B-C)

Daerah Sambung-1: ujung rafter ke pelat ujung, konektor: las 1. Mengusulkan bentuk, posisi dan jumlah badan las - Las sayap bagian luar: 1 badan; las sudut. - Las sayap bagian dalam: 2 badan, masing-masing 2 segmen; las sudut. - Las badan rafter : 2 badan; las sudut. 2. Mengusulkan tebal las (tt) dan panjang las (L t) a. Las sayap bagian luar tt = 10 mm; ► las dirancang untuk ketebalan tertentu maka usulan tebal las ini telah memenuhi SNI-2002 Pasal 13.5.3.2 dan Pasal 13.5.3.3 Lt = 432 mm > 4t t = 4(10) = 40 mm; ► memenuhi SNI-2002 Pasal 13.5.3.5 b. Las sayap bagian dalam tt = 10 mm; ► las dirancang untuk ketebalan tertentu maka usulan tebal las ini telah memenuhi SNI-2002 Pasal 13.5.3.2 dan Pasal 13.5.3.3


Kelompok : I (SATU)



(Lebar ayap(B) – tebal bada (d) – (r))  ( – – ()) = 

Ltsatu segmen =

= 171,5 ≈ 171 mm 171 mm > 4t tt = 4(10) = 40 mm; ► memenuhi SNI-2002 Pasal 13.5.3.5 Ada dua segmen sehingga, Lt = 2 x 171 = 342 mm. c. Las badan rafter tt = 10 mm; ► las dirancang untuk ketebalan tertentu maka usulan tebal las ini telah memenuhi SNI-2002 Pasal 13.5.3.2 dan Pasal 13.5.3.3 Lt =

 2() 2( )2()

= 496 - 2(70) – 2(10) – 2(22) = 292 mm 292 mm > 4t t = 4(10) = 40 mm; ► memenuhi SNI-2002 Pasal 13.5.3.5 Usulan tebal dan panjang las, serta posisi las pada daerah sambung-1 ditunjukkan dalam Gambar 12.2-4.

Gambar 12.2-4 Pengusulan Dimensi dan Letak Badan Las pada Daerah Sambung-1 (Catatan: pengusulan panjang badan las harus dilakukan dengan memperhatikan ruang tempat las yang tersedia dan yang dimungkinkan oleh dimensi bagian-bagian konektan).


Kelompok : I (SATU)



3. Menghitung dan menentukan beban badan las R u Tradisi “penugasan” yang biasa dianut para sarjana teknik sipil dipakai dalam perencanaan ini. Las badan rafter ditugaskan memikul Muy = 11537740 (+) Nmm, las sayap bagian dalam ditugaskan memikul M ux =38546600 (-) Nmm dan las sayap bagian luar ditugaskan memikul Vux = 39747,73 N dan Vuy = 4307,19 N. (Catatan: pada kasus ini karena Nu bekerja menekan titik buhul maka tidak ada badan las yang di bebani Nu. Jika ada kemungkinan Nu bekerja bolak balik (tarik atau tekan), misalnya pada kasus struktur baja yang dibebani beban gempa, maka Nu yang berarah ke luar titik buhul (tarik) harus ditugaskan kepada salah satu badan las) a. Las sayap bagian luar Aspek pembebanan adalah aspek tipikal-2.Dengan demikian maka:

    +    √ 39747,73  +4307,19² 39980,42  b. Las sayap bagian dalam Aspek pembebanan adalah aspek tipikal-3. Dengan demikian maka:

   ; dengan a adalah jarak dari pusat las sayap bagian dalam bagian atas dan las sayap bagian dalam sebelah bawah seperti pada Gambar 12.2-4 di atas.

  ((−)°)     55° ((   )/sin35°) 2 10 55° (( 2 10 )/sin35°)  (496(270))   ( 70°) 3 3 = 361,76 mm

  − , 106552,96  c. Las badan rafter Aspek pembebanan adalah aspek tipikal-5 (konversi momen ke gaya kopel). Dengan demikian maka:

   ; dengan a adalah jarak antar las badan, sebelah menyebelah, sehingga dengan las badan dengan sudut 45 0 diperoleh: a = (((Tt/sin 450)/3) x 2) + d a = (((10/sin 45 0)/3) x 2) + 45 = 54,43 Jarak a ini dapat di lihat pada Gambar 12.2-5 berikut.


Kelompok : I (SATU)



Gambar 12.2-5 Penggambaran Jarak Antara Las Badan Profil

   ,  211981,35 


Kelompok : I (SATU)



4. Memeriksa Kecukupan kekuatan Badan Las a. Las sayap bagian luar Badan las pada rafter membentuk las sudut maka formula desain las sudut berdasarkan SNI-2002 Pasal 13.5.3.10 dipakai untuk memeriksa kecukupan kekuatan badan las. Formula desain adalah:

 ≤ ∅(0,6 ) R = 39980,42 N

[SNI-2002 Pers. (13.5-3a)]

u

Φf = 0,75 f w = min (f u ; f uv) f w = min (545 ; 545) = 545 MPa R u ≤ 0,75 x 10 x 432 x (0,6 x 545) R u =

39980,42 N ≤ 1059480 N

[ Memenuhi Formula Desain]

b. Las sayap dalam Badan las adalah las sudut maka dengan formula des ain seperti berikut.

 ≤ ∅(0,6 ) R = 106552,96 N

[SNI-2002 Pers. (13.5-3a)]

u

Φf = 0,75 f w = min (f u ; f uv) f w = min (545 ; 545) = 545 MPa R u ≤ 0,75 x 10 x 171 x (0,6 x 545)

106552,96 N ≤ 419377,5 N

[memenuhi formula desain]

c. Las badan rafter Badan las adalah las sudut maka dengan formula desain seperti berikut.

 ≤ ∅(0,6 ) R u =

[SNI-2002 Pers. (13.5-3a)]

211981,35 N

Φf = 0,75 f w = min (f u ; f uv) f w = min (545 ; 545) = 545 MPa Ru ≤ 0,75 x 10 x 292 x (0,6 x 545)

211981,35 N ≤ 716130 N

[memenuhi formula desain]

Berdasarkan perhitungan perhitungan,semua badan las yang diusulkan memenuhi formula desain yang diisyaratkan, maka usulan rancangan las untuk daerah sambung-1 dinyatakan dapat dipakai.


Kelompok : I (SATU)



5. Merekomendasi konstruksi badan las dalam suatu gambar rencana. Untuk langkah ini akan dilakukan bersama langkah yang sama dari daerah sambung-2 pada bagian L.2.3. Mendokumentasikan Hasil Perencanaan.

Daerah Sambung-2: Pelat ujung ke sayap rafter, konektor: baut 1. Mengusulkan konfigurasi letak baut. Usulan-1: konfigurasi dari baut terdiri dari dua lajur baut, masing-masing lajur terdiri dari enam baut (n = 12), seperti yang ditunjukkan Gambar 12.2-6. Semua baut berdiameter 14 mm. a) Jarak minimum antar pusat lubang. Jarak antar pusat lubang yang diusulkan, R b, adalah 80 mm. R b > 3d baut 80 > 3(14) 80 mm > 42 mm

[memenuhi SNI ‘2002(13.4.2)].

b) Jarak maksimum antar pusat pengencang Jarak antar pusat pengencang yang diusulkan, R b, adalah 80 mm. R b = 80 < min (15t p ; 200) mm Maka : 80 < min (15(10) ; 200) mm 80 < min (150 ; 200) mm 80 mm < min 150 mm

[memenuhi SNI’2002(13.4.3)].

c) Jarak tepi minimum. Jarak tepi minimum yang diusulkan, R b, adalah 50 mm. R b = 50 > 1,5 d b 50 > 1,5 (14) 50 mm > 21 mm

[memenuhi SNI’2002(13.4.3)].

d) Jarak maksimum antar pusat pengencang pada baris luar pengencang dalam arah gaya. Jarak antar pusat pengencang pada baris luar pengencang dengan dalam arah gaya yang diusulkan, R b, adalah 80 mm. R b = 80 < min (4t p + 100 ; 300) mm 80 < min (4(10) + 100 ; 300) mm 80 < min (140 ; 300) mm


Kelompok : I (SATU)



80 < 140 mm

[memenuhi SNI’2002(13.4.3)].

Semua syarat dipenuhi usulan penempatan baut. Usulan konfigurasi baut dapat dipakai.

Gambar 12.2-6 Pemodelan Konfigurasi Letak Baut

2. Menentukan karakteristik baut.

Analisa atas sambungan mengungkapkan bahwa beban sambungan Mu dan N menyebabkan gaya tarik T d pada masing-masing baut, dan beban sambungan V menyebabkan gaya geser V d pada setiap baut. Karena beban-beban sambungan bekerja serentak maka baut berkarakteristik ‘baut kombinasi geser-tarik’.

3. Menghitung dan menentukan beban maksimum pada baut.

a) Gaya tarik baut (T dH) akibat beban horisontal N = -19988,4420 N. N = -19988,4420 N → T dH =1/12 x (-19988,4420) = -1665,70 N b) - Gaya geser baut (V dx) akibat beban vertikal V ux = 12188,5451 N

 12188,5451   1015,712  

Vux = 12188,5451 N ► Vdx=

- Gaya geser baut (Vdy) akibat beban vertikal V uy = 7785,5 N

 7785,5  648,79  

Vuy = 7785,5 N ► Vdy=


Kelompok : I (SATU)



Maka Vd=

  +  √ 1015,712  +648,79 1205,24 

c) Gaya tarik baut maksimum - Gaya tarik baut maksimum (F1-x) akibat Mux =13137167,3 Nmm

−   ∑=ℎ ℎ Gaya tarik maksimum pada baut (F 1) :

−  13137167,3 [40 80+80]  131371,67 

Terdapat empat baut pada taraf 1 (h = 80mm), maka gaya tarik untuk salah satu bautpada taraf ini (misalnya yang di sebelah kiri atau di sebelah kanan) (F1-x) F1-x.ki = 0.25 x

131371,67 = 32842,92 N

- Gaya tarik baut maksimum (F1-y) akibat Muy = 818175,67 Nmm

−   ∑=ℎ ℎ Gaya tarik maksimum pada baut (F 1-y) :

160 ]  3146,83  −  818175,67[40 +120  +160

Terdapat tiga baut pada taraf 1 (h = 160 mm), maka gaya tarik untuk salah satu baut pada taraf ini (misalnya yang di sebelah kiri atau di sebelah kanan) (F1-y) F1-y.ki = (1/3) x

3146,83 = 1048,94 N

Gaya tarik total maksimum pada baut (T d) adalah: Td

=

TdH + F1-x.ki+ F1-y.ki= (-1665,70)+ 32842,92 + 1048,94 = 32226,16 N

Karena Td dan Vd bekerja serentak pada baut maka baut adalah ‘baut kombinasi geser tarik’.


Kelompok : I (SATU)



4. Memeriksa kecukupan kekuatan baut dan kekuatan tumpuan baut.

Baut pada daerah sambung ini, dengan demikian, akan dirancang dengan menggunakan persamaan-persamaan perencanaan untuk baut kombinasi geser-tarik. SNI 03 – 1729 – 2002 mensyaratkan bahwa baut kombinasi geser-tarik harus memenuhi dua persamaan. -

Persamaan 13.2-4

  +  √ 12188,5451  +7785,5 14462,87 N    ≤ ∅ ……… …… ……………… ……… ..SNI ‘ 2002 (13.2 2) Φ = 0.75……………………………………..SNI ‘ 2002 (13.2-2) Vu=

f

n

=

12;……………. (jumlah baut adalah dua belas buah)

r 1 =

0.5;…………… (baut tanpa ulir pada bidang geser, sesuai SNI ‘2002

(13.2.2.1). m = 1; ……………..(jumlah bidang geser adalah satu).

   ……………………………………………………SNI′2002(13.24) F = (14462,87 ) / (12 x (1/4 x 3.14 x (12 ))) 2

uv

10,7 N/mm2

=

∅   ∶ 0,5 x 0.75 x 370 x 1

= 138.75 N/mm 2

10,7 N< 138.75N/mm 2; ……………………..[memenuhi persamaan 13.2-4]

-

SNI ‘ 2002 Persamaan 13.2-5 dan 13.2-6. Dari persamaan 13.2-5;

  ∅   ∅   ≥  Diperoleh : A b

= 1/4 x 3,14 x 12 2=113,04 mm 2

Tu / n

= 32226,16 N

Maka : f t ≥ ((32226,16) / (0,75 x 113,04)) f t ≥ 380,12 N


Kelompok : I (SATU)



Persamaan 13.2-6

 ≤    ≤  f 1 = 807 MPa; ……………(baut mutu tinggi). r 2 = 1.5;……………… (baut tanpa ulir pada bidang geser). f 2 = 621 MPa; ………….(baut mutu tinggi). Maka:

 ≤    380,12 ≤ 791,01 380,12 ≤ 621 [memenuhi persamaan 13.2-5 dan 13.2-6]. -

Kekuatan Tumpuan Baut; persamaan 13.2-7 Formula desain untuk kuat tumpu adalah:

 ≤ 2.4∅   1205,24 N ≤ 2,4 x 0,75 x 12 x 370 x 10 1205,24 N ≤ 79920 N…………….. [memenuhi persyataran kuat tumpu (SNI ‘2002 persamaan 13.2-7)]. Karena memenuhi semua persamaan kekuatan yang disyaratkan maka usulan sambungan baut untuk daerah sambung-2 dapat dipakai.


Kelompok : I (SATU)



5. Merekomendasikan konstruksi sambungan dalam suatu gambar rencana.

Langkah ini akan dilakukan secara tergabung bersama langkah yang sama dari daerah sambung-1 pada tahap ‘mendokumentasikan hasil perencanaan.


Kelompok : I (SATU)



12.2.3. Mendokumentasi Hasil Perencanaan. 12.2.3.1 Gambar Rencana.

Gambar rencana untuk sambungan ini ditampilkan dalam Gambar 12.2-7.

12.4.3.2. Spesifikasi Teknis

Spesifikasi teknis sambungan dinyatakan dalam Platform 12.2-7. a.

Las Sayap Luar : Las sudut, tt = 10 mm. Mutu las f y = 240 MPa.

b. Las Sayap Dalam : Las sudut, tt = 10 mm. Mutu las f y = 240 MPa. c. Las Badan : Las sudut, tt = 10 mm. Mutu las f y = 240 MPa. d. Baut : Baut hitam diameter (Ø) = 12 mm. Mutu las f y = 240 MPa. e. Pelat Ujung : Pelat baja 200 x 326 x 10 (mm). Mutu pelat f y = 240 MPa.


Kelompok : I (SATU)



) a l a k S a p n a T ( r e t f a R k a c n u P n a g n u b m a S a n a c n e R r a b m a G 7 2 . 2 1 r a b m a G

L.1. Desain Sambungan Rafter-Rafter Struktur Utama 1

Recommend Documents