Technical Note: PERHITUNGAN STRUKTUR BAJA DENGAN METODE LRFD DENGAN CONTOH BATANG TARIK DAN TEKAN (Oentoeng)71Tech n i ca l Not eP ERHI TUNGAN STRUKTUR BAJ A DENGAN METODE LRFDDENGAN CONTOH BATANG TARI K DAN TEKANOen t oen gDosen Fakult as Teknik, J ur usan Teknik Sipil - Univer sit as Kr ist en Pet r aCa t a t a nr e d a k s i :Untukmenyambutakandiberlakukannyaperaturanbajayangbaru,yangmenggunakancaraperhitunganLRFD(Load Resistance Factor Design), dimuat beberapa contoh soal yang dibuat oleh Ir. Oentoeng.P ENDAHULUANAda3car aper hit unganyangdapat digunakanunt uk mer encanakan st r ukt urbaja,1.Met odeElast is(ASD=AllowableS t ressDesign)2.Met odePlast is(PD=Plastic Design)3.Met odeLRFD(LoadResist anceFact orDesign)Met odeelast ismenggunakansat ufakt orkeamanan(factorofsafety),met odeplast ismenggunakanduafakt or beban(loadfact or=LF)unt ukbebangr avit asiLF=1,7danbebansement ar aLF=1,7.Sedangkanmet odeLRFDmenggunakanket idaksamaansebagaiber ikut : win i iR Q (1)SemuabebanQdikalikandenganfakt or beban,,dansemuat ahananRdi-kalikandenganfakt or t ahanan,.Per at ur anbajayangbar umenggunakan sist im LRFD.F AKTORTAHANANDANF AKTORBEBANFakt or t ahanan,,dit ent ukanunt ukber -macam-macam keadaan, misalnya=0,9unt ukbalok dan = 0,85 unt uk kolom.Fakt or beban,,dit ent ukanat asdasar kom-binasibebanyanghar usdipilih:Qu = 1,4 DnQu = 1,2 Dn + 1,6 Ln + 0,5 (Lr n , Sn at au Rn)Qui = 1,2 Dn+1,6(Lr n, Sn,Rn) + (0,5 Lr n, 0,8 Wn)Qu = 1,2 Dn + 1,3 Wn + 0,5 Ln + 0,5 (Lr n,Sn,Rn)Qu = 1,2 Dn + 1,0 En + 0,5 Ln + 0,2 SnQu = 0,9 Dn t (1,3 Wn at au 1,0 En)(2)Dimanaber t ur ut -t ur ut Dn, Ln, Lr n, Sn, Rn, WndanEnadalah:nominaldead,live,rooflive,snow, rain, winddanearthquake load .Makalahinimengemukakanbeber apacont ohsoaldenganmenggunakancar aper hit unganLRFD.BATANG TARIKCon t oh1.Suat upelat t ebal3/4in(1,9cm)danlebar 10in(25,4cm)disambungdenganpelat lain,denganmenggunakanBMT3/4in(1,9cm)(Gambar1).Mut ubajaA36,Fy=36ksi(248MPa);Fu=58 ksi (400 MPa). (Gambar1)Gambar 1.Pola SambunganLuaspenampangefekt ifnet o,Ae,dapat dit ent u-kan sebagai ber ikut : + u 4t x Sndt A A22gr oss e(3)dimanan=banyak lubang pada penampang = 3 unt uk penampang abcde, = 2 unt uk penampang abde.d= diamet erlubang,unt uk baut 3/4 in, d = 13/16 in,DIMENSI TEKNIK SIPIL VOL. 2, NO. 1, MARET 2000: 71 - 7572unt ukper hit ungan,lubangbaut har usdit ambah 1/16 in menjadi 7/8 in.t = t ebal pelat .u= jar ak mendat ar2 lubang,S2= jar ak ver t ikal 2 lubang ber ur ut an.= 0, unt uk penampang abdeBer dasar kanr umus3,luasefekt ifnet oadalahyangt er kecildar i:Ae 1 = 3/4(10 - 2 x (7/8)) = 6,19 in2 (abde)) a bcde ( , in 16 , 6 )3 x 425 , 2 x 28 / 7 x 3 10 ( 4 / 3 A222 e + Kekuat andesaindar it ar ikanadalahyangt er kecil dar i:tPn1 =0,9 x 36 x 3/4 x 10=243 kips (1080,96kN) (leleh)tPn2 =0,75 x 58 x 6,16=268 kips (1192,17kN) (r et ak)Dengankapasit as1080,96kN,adakemung-kinanpenampangnet openuhdengan3lubang(fgchi)yangmengont r olkekuat an.Bebanyangt inggal,Ps,set elah2baut yangper t amamener ima beban, adalah:Ps =12/14 x 1080,96kN = 926,5 kNLuas net odengan3 lubang (fgchi)Ae = 3/4 (10 - 3 x 7/8) = 5,53 in2Kapasit as pada penampang melalui fgchi:tPn3=0,75 x 58 x 5,53 = 240,6kips (1067,76 kN) > 926,5kN (OK)Con t oh2Cat at an:Per hit unganLRFDinididasar kanat asAISCLRFD1994.Unt ukmemudahkanur ut -ur ut anper encanaanyangber dasar kanbegit ubanyakper syar at anyanghar usdipenuhi,per hit ungandilakukan dalam suat u diagr am alir(Flowchart ,Gambar 2)1.Suat upenggant ungbaloklant aimendapatbebant ar ikmat isebesar 30kips(133,44kN)danbebanhidup40kips(178kN).Bebanhiduppenuhber ulangkur angdar i20000kalidant eganganlelehFy=10ksi(689,5MPa).Dipilih

1 Flowchart selengkapnya dapat dilihat di Galambos, T.V., Lin,F.J ., J ohnst on, B.G.,Basic St eel Design wit h LRFDbat angbajaber t ampangbulat jenisrodwithupset ends (Gambar3).Unt ukmeninjaubat angt ar ikr umus(1)menjadi:tPn Pu(4)dimana:Pu =beban yang dipikulPn =kekuat an bat as (limitst at es st renght )=fakt ort ahanan (resist ance fact or)Har usdiper iksaduakemungkinansebagaiber ikut :1.Kekuat anbat aslelehdar iluaspenampangbr ut o, Ag, t= 0,9; Pn = Fy x Ag2.Kekuat anbat asr et ak(fr act ur e)dar iluasnet o efekt if, Ae, padaakhir dar ibat angt ar ik,t= 0,75; Pn = Fu x AeBat angber t ampangbulat ,bajayangdir olpanasdanFy=100x6,895MPa = 689,5 MPaFu =110x6,895MPa = 758,5 Mpa(Menur ut ASTMbajaA514mempu n ya iFy=100ksidanFu =110-130ksidipakaiFu =110ksi)33%impact (AISC,sec.A4.2)Bebanhidup=1,33x40=53,2kips = 236,6kNBebanmat i=30kips= 133,4kNPn =1,2x30+1,6x53,2=121,1 kips = 538,6kN22e22gcm 47 , 9in 468 , 1110 x 75 , 01 , 121Acm 68 , 8in 34 , 1100 x 9 , 01 , 121A Dipakaibat angt ar ik13/8in = 1,375 inA= 1/4x1,3752in = 1,485 in2 = 1,485 x 2,542=9,58cm2 > Ae=9,47cm2(OK)Dipakairodwithupsetends(gambar 3)Pemilihan batang tariksiklik< 20000Pilih grade dari batang bajadan detail-detail sambunganImpactMenambah beban hidupLenturLuas tampang brutoyang diperlukanYaTidakMenentukan bebandesain PnYaLuas neto yangdiperlukanPilih batang tarikBatangflexibleBeban cycle Ae(OK)Coba W6 x 15 (Gambar4) dimanaA = 4,43 in2 = 28,67 cm2 = Ag (OK)bf = 5,99 in; d = 5,99 inr x = 2,56 in; r y = 1,46 inbf /d 2/3 maka u = 0,9Ae = 0,9 x 4,43 = 3,99 in2 = 25,74 cm2 > 21,35 cm2 (OK)300 20554 , 2 x 64 , 1762rL< (OK)

Gambar 4.W 6 x 15BATANGTEKANCon t oh1Suat ubagiandar isuat ur angkaant eneTV,mempunyaielemenlongit udinalut amayangmemikulbebant ekanaksialPdandikekang(braced ) ar ah lat er al set iap 6 ft(183 cm).Ujung-ujung bat ang dianggap sendi.Gar ist it ik-t it ikpadaGambar 5menunjukkanmodat ekuknat ur aldar ielement ekanpadasuat uker unt uhan.Dipilihbat angber penam-pangbulat denganmut ubajaA36,Fy=36ksi(248 MPa).Gambar 5. Moda tekukGaya-gaya aksial:Beban mat i: Pd = 107 kips (475,94kN)Beban angin: Pw = 200 kips (889,6kN)Kekuat an yang diper lukan (r umus 2):Pu = 1,2 x 475,94 + 1,3 x 889,6 = 1727,61kNDipilihbat angber t ampangbulat diamet er 4,5in(11,43cm)denganmut ubaja:A36,Fy=36ksi (248 MPa).Panjangefekt ifbat angdenganujung-ujungsendi, K = 1, KL = 72 in (183 cm)Luas t ampang: A = 15,19 in2Ber at /ft: 54,1 lb/ftBer atkolom: 6 x 0,541 = 0,3 kipJ ar i-jar i iner sia:in 125 , 145 , 4d41r Rasio kelangsingan (slenderness ratio ):) OK ( 200 64125 , 173rKL< (AISCSsec. B7)718 . 02900036 64EFrKL yc DIMENSI TEKNIK SIPIL VOL. 2, NO. 1, MARET 2000: 71 - 7574ksi 02 , 29 658 , 0 36 658 , 0 F F2 2c718 , 0y cr

,_

,_

Design S t rengt h (AISCS sec.E2)cPn =c.A.Fcr = 0,85 x 15,19 x 29,02 = 392kips > Pu=388kips(OK).Dipakai bat ang bulat 4,5in.Con t oh2Bat angt ekandar ipr ofilWT5x11(Gambar 6)denganpanjangefekt if8ft (2,438m)danujung-ujungsendidipakaibajaA36.Bebanyangdipikulialahbebanmat i,Pd=12kips(53,375kN)t er masuk0,1kipsber at sendir i,bebansalju, Ps=35kips(155,68kN)danbebanangin,Pw = 10 kips (44,48 kN).Gambar 6. Balok WTKombinasi yang menent ukan (Rumus 2)Pu= 1,2 Pd + 1,6 Ps + 0,8 Pw = 78,4 kips (348,72kN)Bat angt ekanyangdipilihadalahpr ofilT,WT5x11.Dar it abelAISCM:A= 3,24 in2; r x = 1,46 in; r y = 1,33 ind= 5,085 in; t w = 0,24 inbf= 5,75 in; t f = 0,36 inKar enaunt ukFy=36ksiha r ga Qst idakada,dipakai har ga Qs unt uk Fy = 50 ksi yait uQs= 0,836 bagi Fy = 50 ksiJ= 0,119 in4r o = 2,17 inH= 0,831W= 11 lb/ftL = 8 ftBer atkolom: W = w.L = 0,011 = 0,088 kipE= 29000 ksi,G= 0,385 E = 11200 ksiFakt orpanjang efekt if; K = 1Rasio kelangsingan dar i kolom:) OK ( 200 18 , 72rKL, 753 , 65rKLy x< Maka t ekuk t er jadi dalam ar ah sumbu yPer iksar asiolebar /t ebaldar iplat sayapdanbadan: (AISCSTable B5.1);Sayap:833 , 15F95986 , 7t 2byrff (OK) (r > ) 2Badan:961 , 17F127188 , 21tdyrw Kar enar Pu = 78,4 kips (OK)J adi pr ofil yang dipakai ialah: WT 5x13