Soal Latihan Kel.1 1-4 Baut

SOAL – SOAL LATIHAN KONSTRUKSI BAJA I

1

MATERI TUGAS : SAMBUNGAN BAUT PADA KONSTRUKSI BAJA OLEH KELOMPOK 1

NAMA ANGGOTA KELOMPOK 1:

RIZAL FEBRI K. (10 643 001) ESMU PRAMONO (10 643 002) RISKA M.( 10 643 003) FAJRI TRIADI (10 643 004) SANDI H.S.A.P (10 643 005) GUSTI DENI S. (10 643 006) SITI HAMIDAH (10 643 007) ANDRE DWI P. (10 643 008)

NO. 1 - 4 KELOMPOK

1

TEKNIK SIPIL DIV REKAYASA JALAN DAN JEMBATAN POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA


2

Hitunglah beban kerja layan yang dapat dipikul oleh komponen struktur tarik berikut ini, jika baut yang digunakan adalah baut mutu tinggi A325 berdiameter ¾ “ dengan ulir di luar bidang geser, sedangkan mutu pelat baja adalah BJ 37. Diketahui pula bahwa perbandingan beban hidup dan beban mati 3 (L/D = 3) 60

60

40

50 60 50

t = 10 mm

Gambar P.6.1 DIKETAHUI : Batang mutu tinggi A325 berukuran 10 mm x 160 mm berdiameter 3⁄4 " Dengan Ulir diluar bidang geser  𝑟1 = 0,5 Digunakan BJ 37  𝑓𝑦 = 240 MPa 𝑓𝑢 = 370 MPa L Perbandingan antara beban hidup dan beban mati adalah ∶ 3, atau = 3 D DITANYAKAN : Beban Kerja Layan yang dapat dipikul oleh komponen struktur tarik

KELOMPOK

1



60

60

3

40

50 60 50

160

t = 10 mm

t = 10 mm

PENYELESAIAN SOAL 6.1  Menganalisa kondisi tahanan tarik rencana : Luas Kotor, Ag = (10 mm). (160 mm) Luas Kotor, Ag = 1600 mm2 Lebar Lubang berdiameter 3⁄4 " dikonversikan menjadi mm yaitu = 19,05 mm (kalkulator atau aplikasi konversi pada komputer) 𝐴𝑛 = 𝐴𝑔 – 𝑛. 𝑑. 𝑡 𝐴𝑛 = 1600 − (2)(19,05 + 3,2)(10) 𝐴𝑛 = 1155 mm2 𝑀𝑎𝑥. 𝐴𝑛 = 0,85Ag = 0,85 (1600) = 1360 mm2 𝐴𝑒 = 𝐴𝑛 = 1155 mm2  Kondisi Leleh 𝑇𝑛 𝑇𝑛 𝑇𝑛 𝑇𝑛

= = = =

∅ . 𝐴𝑔 . 𝑓𝑦 0.9 . (1600). (240) 345600 N 𝟑𝟒, 𝟓𝟔 𝐭𝐨𝐧

 Kondisi Fraktur 𝑇𝑛 = ∅ . 𝐴𝑒 . 𝑓𝑢 𝑇𝑛 = 0.75. (1155). (370) 𝑇𝑛 = 320512,5 N KELOMPOK

1



4

𝑇𝑛 = 𝟑𝟐, 𝟎𝟓 𝐭𝐨𝐧  Menganalisa kondisi tahanan baut :  Kondisi Geser 1 ∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 0,5 . 𝑓𝑢𝑏 . 𝑚 . 𝐴𝑏 = 0,75 . (0,5). (825) . (1) . ( . 𝜋 . 19,052 ) 4 ∅. 𝑅𝑛 = 8,82 𝑡𝑜𝑛/𝑏𝑎𝑢𝑡  Kondisi Tumpu 𝑝

∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 2,4 . 𝑑𝑏 . 𝑡𝑝 . 𝑓𝑢 = 0,75 . (2,4). (19,05) . (10) . (370) ∅. 𝑅𝑛 = 12,96 𝑡𝑜𝑛/𝑏𝑎𝑢𝑡 Tahanan geser menentukan, sehingga tahanan untuk 4 baut : ∅. 𝑇𝑛 = 4 × 8,82 = 𝟑𝟓, 𝟐𝟖 ton Dari baut, beban maksimal yang mampu dipikul adalah 𝟑𝟓, 𝟐𝟖 ton, sedangkan pada plat (Leleh dan Fraktur) adalah 𝟑𝟒, 𝟓𝟔 𝐭𝐨𝐧 dan 𝟑𝟐, 𝟎𝟓 𝐭𝐨𝐧, sehingga beban yang digunakan adalah 32,05 ton.  Menentukan jumlah beban kerja yang dapat dipikul struktur tsb : ∅ . 𝑇𝑛 ≥ 𝑇𝑢 L 32,05 ≥ 1,2D + 1,6L  = 3  L = 3D D 32,05 ≥ 1,2D + 1,6(3D) 32,05 ≥ 1,2D + 4,8D 32,05 ≥ 6D 6D ≤ 32,05 32,05 D ≤ 6 D ≤ 5,34 ton, sehingga L ≤ 3. 5,34 = 16,02 ton Jadi, beban kerja layan yang mampu dipikul oleh komponen struktur tarik tersebut adalah 𝐃 + 𝐋 = 𝟓, 𝟑𝟒 + 𝟏𝟔, 𝟎𝟐 = 𝟐𝟏, 𝟑𝟔 𝐭𝐨𝐧

KELOMPOK

1



5

Dua buah pelat setebal 20 mm disambung dengan suatu pelat sambung setebal 10 mm seperti tampak dalam gambar. Baut yang diapakai sebagai alat pengencang adalah baut A325 berdiameter 5/8’’ dengan ulir di luar bidang geser. Mutu pelat baja adalah BJ 37. Hitunglah tahanan tarik rencana yang diperbolehkan bekerja pada komponen struktur tersebut! 50

50

40

40

60

40

40

20 mm

t = 10 mm Gambar P.6.2 DIKETAHUI : Suatu plat sambung setebal 10 mm x 140 mm dengan baut A325 berdiameter 5⁄8 " Dengan Ulir diluar bidang geser  𝑟1 = 0,5 Digunakan BJ 37  𝑓𝑦 = 240 MPa 𝑓𝑢 = 370 MPa DITANYAKAN : Tahanan tarik rencana yang diperbolehkan bekerja pada komponen struktur tsb. PENYELESAIAN SOAL 6.2 KELOMPOK

1



6

 Menganalisa kondisi tahanan tarik rencana :

Bidang sambung dari potongan berikut terdiri dari dua (2) bidang geser dengan asumsi bahwa yang menentukan adalah plat dengan tebal terkecil yaitu = 10 mm. 50

50

40

60

t = 10 mm 40

140

40

40

20 mm

Luas Kotor, Ag = (10 mm). (140 mm) Luas Kotor, Ag = 1400 mm2 Lebar Lubang berdiameter 5⁄8 " dikonversikan menjadi mm yaitu = 15,875 mm (kalkulator atau aplikasi konversi pada komputer) 𝐴𝑛 = 𝐴𝑔 – 𝑛. 𝑑. 𝑡 𝐴𝑛 = 1400 − (2)(15,875 + 3,2)(10) 𝐴𝑛 = 1018,5 mm2 𝑀𝑎𝑥. 𝐴𝑛 = 0,85Ag = 0,85 (1400) = 1190 mm2 𝐴𝑒 = 𝐴𝑛 = 1018,5 mm2  Kondisi Leleh 𝑇𝑛 𝑇𝑛 𝑇𝑛 𝑇𝑛

= = = =

∅ . 𝐴𝑔 . 𝑓𝑦 0.9 . (1400). (240) 302400 N 𝟑𝟎, 𝟐𝟒 𝐭𝐨𝐧

 Kondisi Fraktur KELOMPOK

1



𝑇𝑛 𝑇𝑛 𝑇𝑛 𝑇𝑛

= = = =

7

∅ . 𝐴𝑒 . 𝑓𝑢 0.75. (1018,5). (370) 282633,75 N 𝟐𝟖, 𝟐𝟔 𝐭𝐨𝐧

 Menganalisa kondisi tahanan baut :  Kondisi Geser 1 ∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 0,5 . 𝑓𝑢𝑏 . 𝑚 . 𝐴𝑏 = 0,75 . (0,5). (825) . (2) . ( . 𝜋 . 15,8752 ) 4 ∅. 𝑅𝑛 = 12,24 𝑡𝑜𝑛/𝑏𝑎𝑢𝑡  Kondisi Tumpu ∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 2,4 . 𝑑𝑏 . 𝑡𝑝 . 𝑓𝑢𝑏 = 0,75 . (2,4). (15,875) . (10) . (370) ∅. 𝑅𝑛 = 10,57 𝑡𝑜𝑛/𝑏𝑎𝑢𝑡  Kondisi Tarik 1 ∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 0,75 . 𝑓𝑢𝑏 . 𝐴𝑏 = 0,75 . (0,75). (825) . (10) . ( . 𝜋 . 15,8752 ) 4 ∅. 𝑅𝑛 = 9,18 𝑡𝑜𝑛/𝑏𝑎𝑢𝑡 Tahanan tarik menentukan, sehingga tahanan untuk 4 baut : ∅. 𝑇𝑛 = 4 × 9,18 = 𝟑𝟔, 𝟕𝟐 ton ∅ . 𝑅𝑛 ≥ 𝑅𝑛 ∅ . 𝑅𝑛 ≥ 28,26  OK! Berdasarkan analisa yang sudah dilakukan maka tahanan tarik fraktur yang menentukan yaitu gaya sebesar 𝟐𝟖, 𝟐𝟔 𝐭𝐨𝐧

KELOMPOK

1



8

Tentukan jumlah baut yang diperlukan untuk menahan gaya tarik sekuat profil ┘└ 100.100.10 seperti tampak dalam gambar, untuk beberapa tipe sambungan sebagai berikut : Kasus A B C

Mutu baja BJ 37 BJ 37 BJ 37

baut ¾ “ – A 325 ¾ “ – A 325 7/8 “ – A 325

D

BJ 37

7/8 “ – A 325

Tipe Sambungan Ulir di luar bidang geser Sambungan tanpa slip Ulir di dalam bidang geser Sambungan tanpa slip t = 12 mm

100.100.10

T

T

Gambar P.6.3 DIKETAHUI : Diatas (gambar dan soal ) DITANYAKAN : Jumlah baut sesuai dengan beberapa kondisi diatas ! 

Periksa Plat Ag = 19,2 cm = 1920 mm2 ( dilihat dalam tabel ) An = Ag - n . db . tp An = 1920 – 2 (19,05 + 3,2) . 10 = 1475,6 mm2 Max . An = 0,85 . Ag = 1920 . 0,85 = 1632 mm2

Ae = An = 1475,6 mm2 KELOMPOK

1



9

 Kondisi Leleh ∅ . 𝑅𝑛 = ∅ . 𝑓𝑦 . 𝐴𝑔 = 0,9 . 240 . 1920 = 414720 N = 41,47 𝑡𝑜𝑛  Kondisi Fraktur ∅ . Rn = ∅ . 𝑓𝑢 . 𝐴𝑒 = 0,75 . 370 . 1475,6 = 409479 N = 40,95 ton Jadi jumlah baut dihitung berdasarkan gaya = 40,95 ton  KASUS (A)  Perencanaan baut ( tinjau tahanan baut ) (diameter baut(3/4”= 19,05mm dan tipe sambungan ulir di luar bidang geser )  Kondisi Geser ∅ . 𝑅𝑛 = ∅ . 0,5 . 𝑓𝑢p . M . Ab = 0,75 . 0,5 .825 . 2 ( ¼ . 𝜋 . 19,052 ) = 176268,55 N/baut = 17,63 ton  Kondisi Tumpu ∅ . 𝑅𝑛 = ∅ . 2,4 . 𝑑𝑏 . 𝑡𝑝 . 𝑓𝑢p = 0,75 . 2,4 . 19,05 . 10 . 370 = 126873 N/baut = 12,69 ton/baut Tahapan tumpu yang menentukan : Σ baut diperlukan 1,5 db 3 db

=

40,95 12,69

= 3,23 𝑏𝑎𝑢𝑡 = 4 𝑏𝑎𝑢𝑡

= 1,5 . 19,05 = 28,575 mm = 3 . 19,05 = 57,15 mm

= 30mm = 60 𝑚𝑚

KELOMPOK

1



60

30

30 40 30

100

30

10

Cek keruntuhan geser blok 𝐴𝑛𝑣 = 2 [90 − 1,5(19,05 + 3,2)]10 = 1132,5 𝑚𝑚2 𝐴𝑛𝑡 = 2 [30 − 0,5(19,05 + 3,2)]10 = 377,5 𝑚𝑚2 0,6 . 𝑓𝑛 . 𝐴𝑛𝑣 = 0,6 . 370 . 1132,5 = 251415 𝑁 = 25,14 𝑡𝑜𝑛 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑡 = 370 . 377,5 = 139675 𝑁 = 13,97 𝑡𝑜𝑛 Karena 𝟎, 𝟔 . 𝒇𝒖 . 𝑨𝒏𝒗 > 𝐹𝑢 . 𝐴𝑛𝑡 ∅ . 𝑅𝑏𝑠 = ∅ ( 0,6 . 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑣 + 𝑓𝑦 . 𝐴𝑔𝑡 ) = 0,75 ( 0,6 . 370 . 1132,5 + 240 . 60 . 10) = 296561,25 N = 29,66 ton  KASUS (B) Sambungan tanpa slip 𝑉𝑑 = ∅ . 𝑉𝑛 𝑉𝑑 = 1,13 . ∅ . 𝜇 . 𝑚 . 𝑝𝑟𝑜𝑜𝑓 𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑉𝑑 = 1,13 . 0,70 . 0,35 . 2 . 825 𝑉𝑑 = 456,80 𝑀𝑝𝑎  KASUS (C)  Perencanaan baut (tinjauan baut) (diameter baut(7/8”=22,225mm dan tipe sambungan ulir di dalam bidang geser )  Kondisi Geser (∅ . 𝑅𝑛) = ∅ . 0,4 . 𝑓𝑢 b . 𝑚 . Ab 1 = 0,75 . 0,4 . 825 . 2( . 𝜋. 22,2252) 4 = 191936,86 N/baut = 19,19 ton/baut  Kondisi Tumpu (∅ . 𝑅𝑛) KELOMPOK

1



11

= ∅ . 2,4 . 𝑑𝑏 . 𝑡𝑝 . 𝑓𝑢p = 0,75 . 2,4 . 22,225 .10 . 370 = 148018,5 N/baut = 14,80 ton/baut Tahanan tumpu menentukan ! 40,95 Σ baut yang diperlukan = = 2,27 = 4 𝑏𝑎𝑢𝑡 14,80

1,5 db = 1,5 . 22,225 = 33,34 mm = 35 mm 3 db = 3. 22,225 = 66,68 mm = 70 mm

70

35

35 30 35

100

35

Cek keruntuhan geser balok 𝐴𝑛𝑣 = 2 [105 − 1,5 (22,225 + 3,2)]10 = 668,63 𝑚𝑚2 𝐴𝑛𝑡 = 2 [35 − 0,5 (22,225 + 3,2)]10 = 222,88 𝑚𝑚2 0,6 . 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑣 = 0,6 . 370 . 668, 63 = 148435,86 𝑁 = 14,84 𝑡𝑜𝑛 𝐹𝑢 . 𝐴𝑛𝑡 = 370 . 222,88 = 82465,8 𝑁 = 8,25 𝑡𝑜𝑛 Karena 0,6 . 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑣 > 𝐹𝑢 . 𝐴𝑛𝑡 ∅ . 𝑅𝑏𝑠 = ∅ ( 0,6 . 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑣 + 𝑓𝑦 . 𝐴𝑔𝑡 ) = 0,75 ( 0,6 . 370 . 668,63 + 240 . 70 . 10) = 237326,90 N = 23,73 ton  KASUS (D) Sambungan tanpa slip 𝑉𝑑 = ∅ . 𝑉𝑛 𝑉𝑑 = 1,13 . ∅ . 𝜇 . 𝑚 . 𝑃𝑟𝑜𝑜𝑓 𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑉𝑑 = 1,13 . 0,70 . 0,35 . 2. 825 𝑉𝑑 = 456, 80 𝑀𝑃𝑎

KELOMPOK

1



12

Sebuah batang tarik dari siku tunggal 120.120.12 (BJ 37) digunakan untuk menahan gaya tarik yang terdiri dari 40 kN beban mati dan 120 kN beban hidup. Asumsikan tebal pelat sambung adalah 12 mm. Jika digunakan baut A325 berdiameter ½ ‘’ dengan ulir di luar bidang geser, hitunglah jumlah baut yang dibutuhkan!

DIKETAHUI : Sebuah batang tarik dari siku tunggal 120.120.12 𝑁𝐷 = 40 kN 𝑁𝐿 = 120 kN dengan baut A325 berdiameter 1⁄2 " Dengan Ulir diluar bidang geser  𝑟1 = 0,5 Digunakan BJ 37  𝑓𝑦 = 240 MPa 𝑓𝑢 = 370 MPa DITANYAKAN : Jumlah baut yang dibutuhkan ! PENYELESAIAN SOAL 6.4

3 @ 40 mm

20

L 120.120.12

80 20

120

20

20

 Menghitung beban tarik terfaktor 𝑇𝑢 KELOMPOK

1



𝑇𝑢 𝑇𝑢 𝑇𝑢 𝑇𝑢 𝑇𝑢

13

= 1.2𝐷 + 1.6𝐿 = 1.2(40) + 1.6(120) = 48 + 192 = 240 kN = 24 ton

 Menghitung perencanaan plat dengan analisa batang tarik Ag = 2750 mm2 berdasarkan Tabel Profil Baja 𝐴𝑛 = 𝐴𝑔 – 𝑛. 𝑑. 𝑡 𝐴𝑛 = 2750 − 2 (12,7 + 3,2)12 𝐴𝑛 = = 2368,4 mm2 𝑀𝑎𝑥. 𝐴𝑛 = 0,85Ag = 0,85 (2750) = 2337,5 mm2 𝐴𝑒 = 𝐴𝑛 = 2337,5 mm2  Kondisi Leleh 𝑇𝑛 𝑇𝑛 𝑇𝑛 𝑇𝑛

= = = =

∅ . 𝐴𝑔 . 𝑓𝑦 0.9 . (2750). (240) 594000 N 𝟓𝟗, 𝟒 𝐭𝐨𝐧

 Kondisi Fraktur 𝑇𝑛 𝑇𝑛 𝑇𝑛 𝑇𝑛

= = = =

∅ . 𝐴𝑒 . 𝑓𝑢 0.75. (2337,5). (370) 648656,25 N 𝟔𝟒, 𝟖𝟕 𝐭𝐨𝐧

∅ . 𝑇𝑛 ≥ 𝑇𝑢 59,4 ≥ 24  OK!  Menganalisa kondisi tahanan baut :  Kondisi Geser 1 ∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 0,5 . 𝑓𝑢𝑏 . 𝑚 . 𝐴𝑏 = 0,75 . (0,5). (825) . (2) . ( . 𝜋 . 12,72 ) 4 ∅. 𝑅𝑛 = 3,92 𝑡𝑜𝑛/𝑏𝑎𝑢𝑡  Kondisi Tumpu KELOMPOK

1



14

∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 2,4 . 𝑑𝑏 . 𝑡𝑝 . 𝑓𝑢𝑏 = 0,75 . (2,4). (12,7) . (12) . (370) ∅. 𝑅𝑛 = 10,15 𝑡𝑜𝑛/𝑏𝑎𝑢𝑡  Perencanaan Baut :

∅. 𝑇𝑛 = 4 × 9,18 = 𝟑𝟔, 𝟕𝟐 ton Σ 𝑏𝑎𝑢𝑡 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑝𝑒𝑟𝑜𝑙𝑒ℎ 24 = = 6,12 ≈ 8 𝑏𝑎𝑢𝑡 3,92  1,5 db = 19, 05 mm = 20 mm  3 𝑑𝑏 = 38,1 mm = 40 𝑚𝑚 3 @ 80 mm

20

Profil 120.120.12

80 20

120

20

20

 Keruntuhan Geser Blok : 𝐴𝑛𝑣 = 2 (140 − 3,5 (12,7 + 3,2). 12 = 2024,4 𝐴𝑛𝑡 = 2 (130 − 0,5 (12,7 + 3,2). 12 = 289,2 0,6. 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑣 = 0,6 .370 .2044,4 = 44,94 ton 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑡 = 370 .289,2 = 10,7 ton Karena 0,6. 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑣 > 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑡 maka kondisi geser tarik leleh menentukan : ∅𝑅𝑏𝑠 = ∅ (0,6. 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑣 + 𝑓𝑦 . 𝐴𝑔𝑡 ) = 0,75(0,6. 370 . 2044,4 + 240.40.12) = 42,35 ton

Syarat : KELOMPOK

1



15

∅𝑅𝑏𝑠 ≤ 𝑇𝑢 42,35 ≤ 24  OK !!

KELOMPOK

1


Soal Latihan Kel.1 1-4 Baut

Recommend Documents