analisis dan desain batang tarik
DESCRIPTION
Analisis Dan Desain Batang TarikTRANSCRIPT
BATANG TARIK
BANGUNAN BAJA
BANGUNAN INDUSTRI
JEMBATAN PORTAL GEDUNG
ELEMEN STRUKTUR BANGUNAN BAJA
ELEMEN TARIK
ELEMEN TEKAN
ELEMEN LENTUR
DEFINISI DAN KARAKTERISTIK:
adalah elemen struktur pemikul gaya tarik aksial..
Stabil, efisien (gagal lokal & tekuk < Felastis
Apliaksi pada rangka (truss), kabel pada jembatan suspension atau cable-stayed, ikatan angin (bracing) dan kabel pada konstruksi atap
PERENCANAAN (ELEMEN) BATANG TARIK
ELEMEN TARIK
TIPE PENAMPANG BATANG TARIK
RANGKAP BILA:
KAPASITAS & KEKAKUAN PROFIL TUNGGAL TIDAK MEMADAI
DETAIL SAMBUNGAN MEMBUTUHKAN GEOMETRI PENAMPANG TERTENTU.
RANGKAP
TUNGGAL
Tegangan tarik
a a
bb
a - a
b - b
PELAT 8 X 1/2
LUBANG 7/8”
Pengaruh variasi penampang & lubang
Lubang mengurangi Apenampang
Contoh:Pelat hubung = penyalur bebanLuas (a – a) = ½ . 8 = 4 in2
Luas (b – b) = 4 – (2) . (1/2) . (7/8) = 3,12 in2. Tegangan (b – b) >>
tegangan bertambah
Kuat tarik rencana
Keterangan:Ag = luas bruto (mm2)Ae = luas efektif (mm2) An
Fy = tegangan leleh, MPaFu = tegangan tarik putus, MPa
Nominal strength : Pn = Fy . Ag …………. Yield
Pn = Fu . Ae …………. Fracture
Kuat tarik rencana (φNn) : Nu ≤ φNn
Nn = Ag Fy ……. Yield (φ = 0,9)
Nn = Ae Fu ……. Fracture (φ = 0,75)
a
a a - a
PELAT 5 X ½”
BAUT 5/8”
½”
5/8 in + 1/8” = ¾”
Leleh : Ag = 5 .( ½”) = 2,5 in2, Nominal strength Pn = Fy .Ag = 36 . (2,5) = 90 kips
Desain strength φt Pn = 0,9 . (90) = 81 kips
Fracture : An = Ag - Alubang = 2,5 – [(1/2) . (3/4) . 2 lubang = 1,75 in2
Ae = An = 1,75 in2 ………………………………. Asumsi
Pn = Fu . Ae = 58 . (1,75) = 101,5 kips ………… Nominal strength
φt Pn = 0,75 . (101,5) = 76,1 kips ……………… Desain strength
Dengan demikian kapasitas rencana diambil 76,1 kips
Contoh 1 : Hitung Ae dan kapasitas elemen berikut bila digunakan BJ 37 (A.36)
a
a
a - a
L 3½ x 3½ x 3/8
BAUT 7/8”
Contoh 2: Jika Beban mati 35 kips dan beban hidup 15 kips, asumsi Ae = 85%An dan mutu baja A-36 (BJ37).
Desain strength (a – a):
φt Pn = φt Fy . Ag = 0,9. (36) . (2,48) = ………. 80,4 kips
An = Ag - Alubang = 2,48 – [3/8 .(7/8 + 1/8)]. 1 lubang= 2,105 in2
Ae = 0,85 . (2,105 in2) = …………………………… = 1,789 in2
(Asumsi)
φt Pn = φt Fu . Ae = 0,75 . (58) . ( 1,789) = ……………= 77,8 kips
(Menentukan)
Maka: Pu < φt Pn ( 66 kips < 77,8 kips) ………. OK.
Kombinasi beban:
1,4D = 1,4 .(35) = 49 kips,
1,2D + 1,6L = 66 kips
Pu = 66 kips …. (maximum)
Penentuan Luas Penampang Efektif
a
a
a - aL
Keterangan:A = luas penampang (mm2)U = [ 1 - (x / L) ] ≤ 0,9x = eksentrisitas
sambungan, (mm)L = panjang
sambungan dalam // gaya, (jarak 2 baut terjauh atau panjang las // gaya tarik), mm
Ae = A.U
x
x
x
x x
Kasus gaya tarik hanya disalurkan Oleh Baut
Penempatan formasi baut yang tidak linier akan memberikan pengaruh terhadap garis fracture yang mungkin terjadi.
Hal ini perlu peninjauan khusus karena kegagalan yang terjadi merupakan kombinasi tarik dan geser.
a
a
b
c
d
s
g
(a) (b)
(c)
1
2
3
u
u
s
NuNu
tebal = t
1) A = Ant (luas penampang neto terkecil antara potongan 1-3 dan
potongan 1-2-3,
Potongan 1-2-3: Ant = Ag – n d t +
Potongan 1-3: Ant = Ag – n d t
Dalam suatu potongan luas lubang tidak boleh melebihi 15% luas penampang utuh
KETERANGAN:
g = jarak antar lubang
t = tebal profil
ga = jarak lubang terhadap sisi profil
gb = jarak lubang terhadap sisi profil
A = luas penampang utuh ( b . t)
d1 = diameter lubang (perlemahan)
n = jumlah lubang dalam garis
potongan
t = tebal pelat
s2 dan u = jarak antar lubang ( = g)
tggg
tg
tgg
ba
ba
22
ga
gb
PROFIL SIKU
t
1
5
b
2
4
3u
S2
u
Pada potongan 1-2-4-5 : An = A – (n.d1.t)
Pada potongan 1-2-3-4-5 : An = A – (n.d1.t) + u
t.s
4
22
Hitung An minimum dari batang tarik berikut jika diketahui diameter baut 25 mm dan dimensi profil L 100 . 150. 10:
60
55
607575
60
105
7575
a
b
cd
Luas bruto, Ag = 2420 mm2 (dari tabel profil baja) Lebar lubang = 25 + 2 = 27 mm Potongan ad: An = 2420 – 2. (10). (27) = 1880 mm2 Potongan abd:
An = 2420 – 3 (10). (27) + = 1978 mm2
Potongan abc:
An = 2420 – 3 (10). (27) + = 1978 mm2
Syarat: An ≤ 85% Ag ( 0,85 . 2420 = 2057 mm2) Jadi An = 1880 mm2
g
g1
tw
g + g1 - tw
g
tw
g1
Contoh : Hitung luas netto pelat berikut, dengan baut terpasang 1-inc
Diameter lubang efektif adalah 1 + 1/8 = 1 1/8 in
Garis abde:
Wn = 16 – 2 (1,125) = 13,74 In
Garis abcde:
Wn = 16 – 3 (1,125) + [(2. 32)/ (4 . 5)] = 13,52 in …….. (Menentukan)
An = t wn = 0,75 . ( 13,52) = 10,14 in2
a
b
c
d
5”
5”
3”
3”
3” 3” 3” 3” 3” 3”
egh
f
j
it = ¾”
Hitung An minimum dari batang tarik berikut jika diketahui diameter baut 16 mm dan
dimensi profil CNP 20:
Luas bruto, Ag = 3220 mm2 (dari tabel profil baja)
Lebar lubang = 16 + 2 = 18 mm
Potongan a:
An = 3220 – 2. (11,5). (18) – (8,5).(18) = 2653 mm2
Potongan b:
An = 3220 – 2 (11,5). (18) – 2 (8,5).(18) + = 2640,54 mm2
Syarat: An ≤ 85% Ag ( 0,85 . 3220 = 2737 mm2)
Jadi An = 2640,54 mm2
4@ 50
50 +
30
+ 8,
5 =
71,5
100
50
50
30
a b
Hitung An minimum dari batang tarik berikut jika diketahui diameter baut 16 mm dan dimensi profil CNP 20:
Luas bruto, Ag = 3220 mm2 (dari tabel profil baja)
Lebar lubang = 16 + 2 = 18 mm
Potongan a:
An = 3220 – 2. (11,5). (18) – (8,5).(18) = 2653 mm2
Potongan b:
An = 3220 – 2 (11,5). (18) – 2 (8,5).(18) + = 2640,54 mm2
Syarat: An ≤ 85% Ag ( 0,85 . 3220 = 2737 mm2)
Jadi An = 2640,54 mm2
Penyelesaian:
Diameter lubang = 19 + 2 = 21 mm
Luas bruto, Ag = 6 . (60 + 60 + 100 + 75) = 1770 mm2
Potongan ad:
An = 1770 – 2. (6). (21) = 1518 mm2
Potongan abd:
An = 1770 – 3 (6). (21) + = 1513 mm2
Potongan abc:
An = 1770 – 3 (6). (21) + = 1505,125 mm2
Syarat: An ≤ 85% Ag ( 0,85 . 1770 = 1504,5 mm2)
Jadi An = 1504,5 mm2
c
60
100
60
75
50 55
b
d
a
t = 6 mm
T
Penyelesaian: Diameter lubang = 19 + 2 = 21 mm Luas bruto, Ag = 6 . (60 + 60 + 100 + 75) = 1770 mm2 Potongan ad: An = 1770 – 2. (6). (21) = 1518 mm2 Potongan abd:
An = 1770 – 3 (6). (21) + = 1513 mm2
Potongan abc:
An = 1770 – 3 (6). (21) + = 1505,125 mm2
Syarat: An ≤ 85% Ag ( 0,85 . 1770 = 1504,5 mm2) Jadi An = 1504,5 mm2
3 ½”
2 ¾“
S15 x 50
1 ½” 1 ½”
a
b
c
de
Luas netto: An = Ag - (t . dlubang), dlubang = ¾ + 1/8 = 7/8”
Garis ad: An = Ag - (t . dlubang) = 14,7 – 4 (0,622) (7/8) = 12,52 in2
Garis abcd:
= = 4,225 inAn = 14,7 – 4 (7/8) (0,622) – 2 (0,55) = 11,71 in2 (menentukan)
Untuk penampang netto, φtPn = 0,75Fu Ae = 0,75. (58) .( 11,71) = 509 kips
Untuk penampang bruto, φtPn = 0,90FyAg = 0,90. (36) .( 14,7) = 476 kips
Kesimpulan: leleh pada penampang bruto menentukan dengan kapasitas rencana adalah 476 kips.
Kasus Gaya tarik Disalurkan Oleh Las Sepanjang Dua Sisi, ke sebuah komponen struktur pelat dengan l ≥ w:A = luas pelatl ≥ 2w U = 1,02w ≥ l ≥ 1,5w U = 0,871,5w > l > w U = 0,75Keterangan:w adalah lebar pelat atau jarak antar sumbu pengelasan (mm)
W
l
l =Panjang las WW =Jarak kedua las
Las Longitudinal
Las Transversal
Kasus Gaya tarik Disalurkan Oleh Las Memanjang, A = Ag (mm2)
Kasus Gaya tarik Disalurkan Oleh Las Melintang, A = jumlah luas penampang neto yang dihubungkan secara langsung (U = 1,0)
Contoh:
5 ½ ”
L 6 x 6 x 1/2
U = 1 - (x / L) = 1 – (1,68/ 5,5) = 0,695 ≤ 0,9 …………… (Ok)
Ae = U. Ag = 0,695 . (5,75) = 4 in2
Pelat 10 x 150 mm dihubungkan dengan las. Ahitung tahanan tarik rencana jika mutu baja BJ 41 (Fy = 250 MPa, Fu = 410 MPa)
200
PLAT 10 x 150 mm150
PLAT 10 x 250 mm
Kondisi Leleh φt = 0,9 Fy = 250 MPa φtNn = 0,9 .(10). (150). (250) = 337500 N = 33,75 Ton (b) Kondisi Fracture φf = 0,75
1,5w = 225 mm > l = 200 mm > w = 150 mm U = 0,75 Fu = 370 MPa φfNn = φf .Fu .Ae = φf Fu . (U. An) = (0,75).(410).[0,75 .(150 .10)] = 345938 N = 34,594 Ton Jadi tahanan tarik konstruksi tersebut = 33,75 Ton
Trek Stang dan Kabel
Kelangsingan tidak masalah ikatan angin & kabel (batang tarik)
Digunakan pada struktur gantung
Rods sering sebagai sistim bresing (pengaku)
Dalam hal ini berlaku
Pn = As Fu = 0,75 Ab Fu
As = stress area (Luas
penampang efektif)
Ab = luas penampang
nominal
Kabel
Open socket
Open socket connectionKabel
Elemen Struktur
Anchor Socket
Pelat Baja
Trek Stang
Las
Pelat Baja
Trek Stang
Batang Tarik Pada Rangka Atap:
Trek Stang Gording Kuda-kuda
BayBracing
BENTANG
Penampang Tersusun:Komponen struktur tarik tersusun yang terdiri dari dua elemen utama atau lebih yang diharapkan berperilaku sebagai sebuah komponen struktur.
Beban rencana untuk sambungan:Jika komponen struktur tarik tersusun dari dua elemen utama atau lebih, sambungan antar elemen harus direncanakan mampu untuk memikul gaya-dalam akibat bekerjanya gaya-gaya luar termasuk momen lentur (jika ada). Beban terfaktor untuk batang berterali, dan beban terfaktor rencana maupun momen lentur (jika ada) untuk plat kopel harus dibagi merata diantara bidang sambung yang sejajar dengan arah gaya.
Komponen tersusun dari dua profil saling membelakangi
Kontak langsung atau dengan plat kopel harus memenuhi ketentuan sebagai berikut:1. Komponen struktur tarik dengan profil terpisah harus
dihubungkan:a. dengan las atau baut pada interval tertentu sehingga
kelangsingan setiap elemen tidak melebihi 240;b. sistem sambungan membagi komponen struktur minimal
tiga bentang sama panjang. c. Sistem sambungan harus direncanakan dengan
menganggap bahwa pada sepanjang komponen struktur terdapat gaya lintang sebesar 0,02 kali gaya aksial.
2. Komponen struktur tarik dengan profil yang bersinggungan langsung dan saling membelakangi. Profil-profil tersebut harus memenuhi ketentuan yang disyaratkan dalam Butir 3.3.3(1b).