BAB 5 DESAIN DAN ANALISIS SAMBUNGAN

BAB 5 DESAIN DAN ANALISIS SAMBUNGAN

Bab ini akan membahas kapasitas sambungan rangka baja ringan terhadap gaya-gaya dalam yang merupakan hasil analisis struktur rangka baja ringan pada pemodelan bab sebelumnya.

5.1 DESAIN SAMBUNGAN RANGKA ATAP

Gambar 5.1 menjelaskan lokasi joint-joint yang akan dianalisis. Joint-joint tersebut dipilih untuk mewakili lokasi-lokasi lain yang sejenis. 2

3

5

1

4

Gambar 5.1 Lokasi joint sambungan baja ringan yang akan dianalisis

5.1.1 Sambungan pada Joint 1 Pada joint 1, terdapat hubungan sambungan antara batang tekan A1 dengan batang tarik B1. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut :

Sandi Nurjaman ( 15003093 ) Delta R Putra ( 15003124 )

5-1

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Gambar 5.2 Sambungan pada joint 1

Contoh desain sambungan diberikan pada gambar 5.3

Gambar 5.3 Contoh sambungan pada bagian heel

Desain Sambungan Sekrup

1. Kapasitas Geser

Batang Tekan A1 Pelubangan dengan sekrup t2 / t1 = 1,0 ≤ 1,0 Sandi Nurjaman ( 15003093 ) Delta R Putra ( 15003124 )

5-2

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

(

)

•

Vb = 4,2 23 * 6,3 * 550 = 16399,373 N

•

Vb = 2,7 * 2 * 6,3 * 550 = 18711 N

•

Vb = 2,7 * 2 * 6,3 * 550 = 18711 N

Yang menentukan adalah kondisi tilting, maka Vb = 16399.373 N

φ Vb = 0,5*16399.373 = 8199,69 N Kapasitas geser desain sekrup disyaratkan sebesar 1,25*8199,69 = 10249,61 N Kuat geser self-drilling screw no.14 tipe CSD = 0,6*18900 N = 11340 N≤ 10249,61 N

OK!

Jumlah sekrup yang dibutuhkan ns =

Pu φ Vb

ns =

49041 = 4,78 ≈ 5 sekrup 10249,61

cek kapasitas geser sekrup 5 * 10249,61 N ≥ 49640,6 N 51248,05 N ≥ 49640,6 N

OK!

Batang Tarik B1

Pelubangan dengan sekrup t2 / t1 = 1,0 ≤ 1,0

(

)

•

Vb = 4,2 23 * 6,3 * 550 = 16399,373 N

•

Vb = 2,7 * 2 * 6,3 * 550 = 18711 N

•

Vb = 2,7 * 2 * 6,3 * 550 = 18711 N

Yang menentukan adalah kondisi tilting, maka Vb = 16399.373 N

φ Vb = 0,5*16399.373 = 8199,69 N Kapasitas geser desain sekrup disyaratkan sebesar 1,25*8199,69 = 10249,61 N Sandi Nurjaman ( 15003093 ) Delta R Putra ( 15003124 )

5-3

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Kuat geser 1 self-drilling screw no.14 = 11340 N ≥ 10249,61 N

OK!


Pu φ Vb

ns =

30809,68 = 3,006 ≈ 4 sekrup 10249,61

Jumlah sekrup yang diperlukan pada joint 1 sebanyak 5 buah sekrup no.14. tipe CSD Cek Kapasitas Sambungan Ns * 10249,61 N > 49041 N 5 * 10249,61 N > 49041 N 51248,04 N > 49041 N

2. Kapasitas tarik sekrup

Batang Tekan A1

a. Pull Out Nou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N b. Pull Over Nov = 1,5*2*12,7*550 = 10477,5 N Pull Out lebih menentukan sehingga Nt = 5890,5 N

φ = 0,5 Æ φ Nt = 0,5 * 5890,5 N = 2945 N Kuat tarik desain sekrup disyaratkan sebesar 1,25 x 2945 = 3681,25 N

Batang Tarik B1

a. Pull Out Sandi Nurjaman ( 15003093 ) Delta R Putra ( 15003124 )

5-4

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Nou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N b. Pull Over Nov = 1,5*2*12,7*550 = 10477,5 N Pull Out lebih menentukan sehingga Nt = 5890,5 N

φ = 0,5 Æ φ Nt = 0,5 * 5890,5 N = 2945 N Kuat tarik desain sekrup disyaratkan sebesar 1,25 x 2945 = 3681,25 N

3. Kapasitas Tarik elemen pada bagian sambungan

Batang Tarik B1

Nu = 30809,68 N L

= 1278 mm 30809,68

rf =

5 = 0.065 r = 0.065 f 94416,3

2,5 * 0.065 × 6,3 ⎞ ⎛ N t = ⎜1,0 − 0,065 + ⎟550 × 264 ≤ 550 × 264 25 ⎝ ⎠ N t = 0,975 * 550 * 264 ≤ 550 × 264 N t = 141693,48 N *

N t = 0,65 * 141693,48 = 92100,96 N ≥ Nu = 30809,68 N

OK!

4. Persyaratan jarak pemasangan sekrup a. Jarak antar sekrup (ctc) • Jarak antar pusat sekrup didesain seragam sebesar 25 mm > 3d (18,9 mm) OK! b. Jarak pusat sekrup dengan tepi elemen (tranversal) • Jarak pusat sekrup dengan tepi elemen didesain paling pendek adalah 12 mm > 1,5d (9,45 mm)


5-5

Detail pemasangan sekrup pada joint 1 digambarkan sebagai berikut :

Gambar 5.4 Detail pemasangan sekrup pada joint 1 Sandi Nurjaman ( 15003093 ) Delta R Putra ( 15003124 )

5-6

5.1.2

Sambungan pada Joint 2

Pada joint 2, terdapat hubungan sambungan antara batang tekan A9, batang tekan A10, batang web C16, dan batang web C17. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut :


Untuk mengondisikan agar titik kumpul gaya aksial bertemu pada satu titik, gusset plate dipakai pada joint 2. Sambungan di atas berbentuk simetris sehingga analisis akan dilakukan pada salah satu sisi sambungan. Sambungan yang akan dianalisis adalah sambungan antara batang tekan A9 dengan web C16 atau sambungan batang tekan A10 dengan web C17. Gaya dalam maksimum yang terjadi antara kedua sisi sambungan tidak jauh berbeda. Pada batang tekan A9 dan A10 diperoleh gaya tekan sebesar 28841,2 N dan 28803,4 N. Sedangkan pada web C16 dan C17 diperoleh gaya dalam maksimum sebesar 9061,9 N dan 9024,3 N. Nilai gaya dalam yang dipakai dalam analisis kapasitas sambungan adalah gaya dalam yang lebih besar. Sisi sambungan yang akan didesain adalah joint pada batang tekan A10 dengan web C17.


5-7

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

1. Kapasitas Geser

Pada saat mendesain sambungan sekrup pada joint ini nilai t2 (ketebalan gusset plate) belum ditentukan. Joint 2 didesain sedemikian rupa sehingga kapasitas geser ditentukan oleh bearing pada profil paling atas (C17 Æ t1=0,8 mm)

Batang Tekan A10

Pelubangan dengan sekrup t2 / t1 > 1 (asumsi) dengan demikian kondisi tilting tidak menentukan Kapasitas geser ditentukan oleh bearing pada batang tekan A10. Vb = 2,7 *1,6 * 6,3 * 550 = 14968,8 N

•

φ Vb = 0,5*14968,8 = 7484,4 N Kekuatan geser sekrup disyaratkan sebesar 1,25*7484,4 = 9355,5 N Kuat geser self-drilling screw no.14 = 11340 N ≥ 9355,5 N

OK!


Pu φ Vb

ns =

28841,2 = 3,083 ≈ 4 sekrup 9355,5

Cek kapasitas sambungan 4 * 9355,5 N ≥ 28841,2 N 37422 N ≥ 28841,2 N

OK!

Joint batang tekan A10 dan A9 dengan gusset plate memerlukan 4 buah sekrup no 14 tipe CSD.


5-8

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Web C17

Pelubangan dengan sekrup t2 / t1 > 2,5 Æ mode kegagalan sambungan didesain sedemikian rupa sehingga kapasitas bearing pada web 17 yang menentukan. Vb = 2,7 * 0,8 * 6,3 * 550 = 7484,4 N

•

φ Vb = 0,5*7484,4 = 3742,2 N Kekuatan geser sekrup disyaratkan sebesar 1,25*3742,2 = 4677,75 N Kuat geser self-drilling screw no.14 tipe CSD = 11340 N ≥ 4677,75 N

OK!


Pu φ Vb

ns =

8869,3 = 1,86 ≈ 2 sekrup 4677,75

Cek kapasitas geser sekrup 2 * 4677,75 N ≥ 9061,9 N 9355,5 N ≥ 9061,9 N

OK!

Joint batang tekan Web C16 dan Web C17 dengan gusset plate memerlukan 2 buah sekrup no 14 tipe CSD. 2. Kapasitas Tarik Sekrup

Batang Tekan A10

a. Pull Out Nou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N b. Pull Over Nov = 1,5*2*12,7*550 = 20955 N Sandi Nurjaman ( 15003093 ) Delta R Putra ( 15003124 )

5-9

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Pull Out lebih menentukan sehingga Nt = 5890,5 N

φ = 0,5 Æ φ Nt = 0,5 * 5890,5 N = 2945,25 N Kuat tarik sekrup disyaratkan sebesar 1,25 x 2945,25 = 3681,56 N

Web C17

a. Pull Out Nou = 0,85*0,8*6,3*550 = 2356,2 N b. Pull Over Nov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N Pull Out lebih menentukan sehingga Nt = 2356,2 N

φ = 0,5 Æ φ Nt = 0,5 * 2356,2 N = 1178,1 N Kuat tarik sekrup disyaratkan sebesar 1,25 x 1178,1 = 1472,62 N 3. Kapasitas tarik pelat pada sambungan

Web C17

Nu = 9061,9 N (tarik) L

= 2216 mm 9061,9

rf =

2 = 0,154 29326,28

2,5 * 0,151× 4,80 ⎞ ⎛ N t = ⎜1,0 − 0,151 + ⎟550 × 82 ≤ 550 × 82 35,0 ⎠ ⎝ N t = 0,92 * 550 * 82 ≤ 550 × 82 N t = 41561,82 N *

N t = 0,65 * 41561,82 = 27015,05 N ≥ Nu = 9061,9 N Sandi Nurjaman ( 15003093 ) Delta R Putra ( 15003124 )

(OK!)

5 - 10

(a)

(b)

Gambar 5.6 (a) Detail pemasangan sekrup pada joint 2 (b) Area whitmore pada joint 2


5 - 11

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Desain Gusset Plate pada Joint 2

a. Kapasitas leleh area Whitmore gusset plate dan Fraktur pada net area 1. Batang tekan A9 dan A10 (28841,2 N Ætekan) •

Kondisi tekan Lgw = 2x20 tan 30o + 25 + 6,3 = 54,4 mm (gambar 5.6 (b))

φ Tn ≥ N u t

0,85 * Lgw * tg * 345 > 28841,2 N(tekan) 0,85 * 54,4 * tg * 345 > 28841,2 N tg > 1,807 mm ∼ 1,9 mm •

Fraktur

φ Tn ≥ N u t

0,75 * Lgw – 2x6,3 * tg * 345 > 28841,2 N(tekan) 0,75 * 41,8 * tg * 414 > 28841,2 N tg > 2,22 mm ∼ 2,3 mm 2. Web C16 dan C17 Æ 9061,9 N (tarik) Lgw = 2x20 tan30o + 6,3 = 29,4 (gambar 5.6 (b))

• Kondisi tarik

φ Tn ≥ N u t

0,9 * Lgw * tg * 345 > 9061,9 N (tarik) 0,9 * 29,4 * tg * 345 > 9061,9 N tg > 0,99 mm ∼ 1 mm

• Kondisi tekan

φ Tn ≥ N u t

0,85 * Lgw * tg * 345 > 9061,9 N (tekan) Sandi Nurjaman ( 15003093 ) Delta R Putra ( 15003124 )

5 - 12

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

0,85 * 29,4 * tg * 345 > 9061,9 N tg > 1,05 mm ∼ 1,1 mm

• Fraktur

φ Tn ≥ N u t

0,75 * 29,4 – 6.3 * tg * 414 > 9061,9 N (tarik) 0,75 * 23,1 * tg * 414 > 9061,9 N tg > 1,26 mm ∼ 1,3 mm Dari perhitungan kapasitas leleh dan fraktur pada net area Whitmore pada gusset plate, diperoleh ketebalan gusset plate yang diperlukan sebesar 2,3 mm. b. Buckling pada gusset plate Penghitungan ketebalan gusset plate berdasarkan kegagalan tekuk 1. Batang tekan A9 dan A10 disambung berhimpitan. Gaya aksial disalurkan tidak melalui gusset plate (Jarak kolom buckle gusset plate =0 mm). Kegagalan tekuk ditentukan oleh kapasitas tekan profil A9 dan A10. 2. Web C16 dan Web C17 (jarak ke titik pusat gaya ke ujung elemen C9 = C8 = 72,6 mm). Asumsi yang diambil, gaya tekan yang dialami = 9061,9 N

Pcr =

π 2E ( KL / r 2 )

Agw

dengan, K

= 1,2

L

= 72,6 mm

t

= 2,3 mm

A

= 25,4 x 2,3 = 58,42 mm2

I

= 1/12 x 25,4 x 2,33 = 25,72 mm4


5 - 13

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

r

=

I

Agw

=

25,72

58,42

= 0,66

3,14 2.200000 . 58,42 = 6611,54 N < 9061,9 N Pcr = (1,2.72,6 / 0,66 ) 2

Not OK!

Ketebalan gussetplate ditingkatkan menjadi 2,6 mm t

= 2,6 mm

A

= 25,4 x 2,6 = 66,04 mm2

I

= 1/12 x 25,4 x 2,63 = 37,2 mm4 r

Pcr =

=

I

Agw

= 37,2

66,04

= 0,75

3,14 2 .200000 . 66,04 = 9651,24 N > 9061,9 N (1,2.72,6 / 0,75 ) 2

OK!

Setelah ketebalan gusset plate ditingkatkan menjadi 2,6 mm, ketebalan tersebut memenuhi persyaratan minimal berdasarkan mode kegagalan tekuk pada gusset plate.


5 - 14

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Gambar 5.7 dimensi kolom buckle gusset plate pada joint 2

c. Buckling pada bagian tepi gusset plate Pada joint 2 tidak terdapat tepi bebas. Oleh karena itu, ketebalan gusset plate sebesar 2,6 mm memiliki kapasitas yang cukup untuk menyambung keempat elemen tersebut.


5 - 15

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

5.1.3


Pada joint 3, terdapat hubungan sambungan antara batang tekan A5, batang tekan A6, batang

web C8, batang web C9, dan batang horizontal D1. Bentuk desain awal sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut :

Gambar 5.8 Desain awal joint 3

Batang A5, Batang C8, dan C9 disusun sedemikian rupa sehingga menjadi sambungan dengan irisan ganda. 1. Kapasitas Geser Sekrup dipasang dengan kepala sekrup memiliki kontak dengan batang C8 dan penetrasi terakhir pada batang tekan A5. Dengan demikian, ketebalan batang C8 dianggap sebagai t1 dan ketebalan batang tekan A5 sebagai t2. Profil Batang C9 merupakan profil batang C8 yang ditumpuk dan memiliki gaya dalam maksimum sebesar 5274,4 N (tarik) untuk batang C8 dan 2839,58 N (tekan) untuk batang C9. Batang tekan A5 (profil 2-74x33Z10) gaya dalam maksimum 49743,4 N (tekan).


5 - 16

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Batang tekan A5, Web C8, dan Web C9

t2 / t1 ≥ 2,5 (mode kegagalan bearing yang menentukan)

•

Vb = 4,2 (2 3 * 6,3) * 550 = 16399,37 N (tilting)

•

Vb = 2,7 * 0,8 * 6,3 * 550 = 7484,4 N (bearing 1 – batang C8)

•

Vb = 2,7 *1,6 * 6,3 * 550 = 14968,8 N (bearing 1 – batang C9)

•

Vb A5 = 2,7 * 2 * 6,3 * 550 = 18711 N (bearing 2)

Kondisi bearing 1 yang menentukan sehingga Vb = 7484,4 N

φ Vb = 0,5* 7484,4 = 3742,2 N Kapasitas geser desain sekrup disyaratkan sebesar 1,25 * 3742,2 = 4677,75 N Kuat geser self-drilling screw no.14 tipe CSD = 0,6*18900 = 11340 N ≥ 4677,75 N OK! Jumlah sekrup yang dibutuhkan a. Gaya dalam pada web C8 ns =

Pu φ Vb

ns =

5274,4 = 1,13 ≈ 2 sekrup 4677,75

b. Gaya dalam pada web C9 ns =

Pu φ Vb

ns =

2839,58 = 0,607 ≈ 2 sekrup 4677,75


5 - 17

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

c. Gaya dalam pada batang tekan A5 ns =

Pu , φ Vb

ns =

49743,4 = 10,63 ≈ 11 sekrup 4677,75

Cek Kapasitas Sambungan Ns * 4677,75 N > 49743,4 N 11 * 4677,75 N > 49743,4 N 51455,25 N > 49743,4 N

OK!

Syarat jarak pemasangan sekrup Syarat jarak pemasangan antar pusat sekrup adalah 3d = 3 x 6,3 mm = 18,9 m Syarat jarak pemasangan antara pusat sekrup dengan tepi elemen adalah 1,5d = 1,5 x 6,3 = 9,45 mm Jumlah sekrup yang dibutuhkan mencapai 11 buah dengan menggunakan sekrup berdiameter 6,3 mm. Ruang yang tersedia untuk pemasangan sekrup pada sambungan tiga elemen tersebut tidak dapat memenuhi persyaratan jarak pemasangan. Sehingga diperlukan gusset plate untuk pemasangan sekrup tersebut

Batang Horizontal D1 dan Batang tekan A6

t2 / t1 = 2,5 Æ t2/t1 ≥ 2,5 (mode kegagalan bearing lebih menentukan)

(

)

•

Vb = 4,2 23 * 6.3 * 550 = 16399,37 N (Vbtilting)

•

Vb = 2,7 * 0,8 * 6,3 * 550 = 7484,4 N (Vbearing1)

•

Vb A6 = 2,7 * 2 * 6,3 * 550 = 18711 N (Vbearing2)

Nilai Vb yang menentukan ada pada kondisi bearing 1


5 - 18

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

φ Vb = 0,5 * 7484,4 N = 3742,2 N Kekuatan geser sekrup disyaratkan sebesar 1,25 * 3742,2 N = 4677,75 N Kuat geser self-drilling screw no.14 tipe CSD = 11340 N ≥ 4677.75 N

OK!

Vb yang menentukan adalah Vb bearing 1 = 4677,75 N Jumlah sekrup yang dibutuhkan a. Gaya dalam pada batang horizontal D1 (memakai sekrup no.8) ns =

Pu φ Vb

ns =

9345,58 = 1,99 ≈ 2 sekrup 4677,75

b. Gaya dalam pada batang tekan A6 ns =

Pu φ Vb

ns =

37255,1 = 7,96 ≈ 8 sekrup 4677,75

Syarat jarak pemasangan sekrup Syarat jarak pemasangan antar pusat sekrup adalah 3d = 3 x 6,3 mm = 18,9 m Syarat jarak pemasangan antara pusat sekrup dengan tepi elemen adalah 1,5d = 1,5 x 6,3 = 9,45 mm Jumlah sekrup yang dibutuhkan mencapai 9 buah sekrup no 14 tipe CSD. Ruang yang tersedia untuk pemasangan sekrup pada sambungan tersebut dapat memenuhi persyaratan jarak pemasangan.


5 - 19

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

2. Kapasitas Tarik Sekrup

Web C8, Web C9, dan Batang Tekan A5

c. Pull Out Nilai tc diambil sebesar ketebalan minimal penetrasi sekrup pada joint 3 (0,8mm) Nou = 0,85*0,8*6,3*550 = 2356,2 N/sekrup d. Pull Over Nov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N/sekrup Pull Out lebih menentukan sehingga Nt = 2356,2 N

φ = 0,5 Æ φ Nt = 0,5 * 2356,2,2 N = 1178,1 N/sekrup Kuat tarik sekrup desain disyaratkan sebesar 1,25 x 1178,1 = 1472,62 N

Batang Horizontal D1 dan Batang Tekan A6

a. Pull Out Nou = 0,85*0,8*6,3*550 = 2356,2 N/sekrup b. Pull Over Nov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N/sekrup Pull Out lebih menentukan sehingga Nt = 2356,2 N/sekrup

φ = 0,5 Æ φ Nt = 0,5*2356,2 N = 1178,1 N Kuat tarik sekrup disyaratkan sebesar 1,25 x 1178,1 = 1472,62 N


5 - 20

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

3. Kapasitas tarik elemen pada bagian sambungan Web C8

Nu = 5274,4 N (tarik) L = 2351 mm 5274,4

rf =

2 = 0,089 29326,3

2,5 * 0,089 × 6,3 ⎞ ⎛ N t = ⎜1,0 − 0,089 + ⎟550 × 82 ≤ 550 × 82 20 ⎝ ⎠

N t = 0,98 * 550 * 82 ≤ 550 × 82 N t = 44256,63 N *

N t = 0,65 * 44256,63 = 28766,81 N ≥ Nu = 5274,4 N

(OK!)

Desain sambungan dengan gusset plate pada joint 3

Pelat sambung yang digunakan adalah pelat baja ASTM 572 grade 50 (Fy = 345 MPa;Fu = 414 MPa). Jumlah sekrup yang diperlukan sudah diketahui sehingga langkah berikutnya adalah menentukan ketebalan gusset plate untuk menyambung 5 elemen (batang A5, A6, C8, C9,dan D1). a. Kapasitas leleh area Whitmore gusset plate dan Fraktur pada net area 1. Batang tekan A5 (49743,4 N Ætekan)

•

Kondisi tekan Lgw = 2x60 tan 30o + 2x20 + 6,3 = 115,6 mm (dari gambar 5.9)

φ Tn ≥ N u t

0,85 * Lgw * tg * 345 > 49743,4 N(tekan) 0,85 * 115,6 * tg * 345 > 49743,4 N


5 - 21

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

tg > 1,47 mm ∼ 1,5 mm

•

Fraktur

φ Tn ≥ N u t

0,75 * Lgw – 3x6,3 * tg * 345 > 49743,4 N(tekan) 0,75 * 96,7 * tg * 414 > 49743,4 N tg > 1,66 mm ∼ 1,7 mm


5 - 22

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Gambar 5.9 Sambungan dengan gusset plate pada joint 3 Sandi Nurjaman ( 15003093 ) Delta R Putra ( 15003124 )

5 - 23

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Gambar 5.10 Detail sambungan dengan gusset plate pada joint 3 Sandi Nurjaman ( 15003093 ) Delta R Putra ( 15003124 )

5 - 24

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Gambar 5.11 Area Whitmore pada joint 3 Sandi Nurjaman ( 15003093 ) Delta R Putra ( 15003124 )

5 - 25

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

2. Batang tekan A6 (37255,1 N Ætekan)

• Kondisi tekan Lgw = 2 x 80 tan 30o + 19,5 + 20 + 6,3 = 138,2 mm (gambar 5.9)

φ Tn ≥ N u t

0,85 * Lgw * tg * 345 > 37255,1 N (tekan) 0,85 * 138,2 * tg * 345 > 37255,1 N tg > 0,94 mm ∼ 1 mm

• Fraktur

φ Tn ≥ N u t

0,75 * Lgw – 3x6,3 * tg * 414,4 > 37255,1 N (tekan) 0,75 * 99,3 * tg * 414 > 37255,1 N tg > 1,21 mm ∼ 1,3 mm 3. Web C8 dan C9 Æ 5274,4 N (tarik) dan 2839,58 N (tekan) Lgw = 2x20 tan30o + 6,3 = 29,4 (dari gambar 5.9)

• Kondisi tarik

φ Tn ≥ N u t

0,9 * Lgw * tg * 345 > 5274,4 N (tarik) 0,9 * 29,4 * tg * 345 > 5274,4 N tg > 0,57 mm

• Kondisi tekan

φ Tn ≥ N u t

0,85 * Lgw * tg * 345 > 2839,58 N (tekan) 0,85 * 29,4 * tg * 345 > 2839,58 N tg > 0,33 mm


5 - 26

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

• Fraktur

φ Tn ≥ N u t

0,75 * 29,4 – 6.3 * tg * 414 > 5274,4 N (tarik) 0,75 * 23,1 * tg * 414 > 5274,4 N tg > 0,73 mm Dari perhitungan kapasitas leleh dan fraktur pada net area Whitmore pada gusset plate, diperoleh ketebalan gusset plate yang diperlukan sebesar 1,7 mm. b. Buckling pada gusset plate Penghitungan ketebalan gusset plate berdasarkan kegagalan tekuk 3. Batang tekan A5 dan A6 disambung berhimpitan. Gaya aksial disalurkan tidak melalui gusset plate (Jarak kolom buckle gusset plate=0 mm). Kegagalan tekuk ditentukan oleh kapasitas tekan profil A5 dan A6. 4. Web C9 (jarak ke titik pusat gaya ke ujung elemen C9 = 50,5 mm) Pcr =

π 2E ( KL / r 2 )

Agw

dengan, K

= 1,2

L

= 50,5 mm

t

= 1,7 mm

A

= 25,4 x 1,7 = 43,18 mm2

I

= 1/12 x 25,4 x 1,73 = 10,39 mm4

I

= 10,39

= 0,49

r

=

Pcr =

3,14 2.200000 . 43,18 = 5678,86 N > 2839,58 N (1,2.50 / 0,49 ) 2


Agw

43,18

OK!

5 - 27

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

5. Web C8 (jarak ke titik temu gaya = 96,9 mm) Pcr =

π 2E ( KL / r 2 )

Agw

dengan, K

= 1,2

L

= 96,9 mm

t

= 1,7 mm

A

= 25,4 x 1,7 = 43,18 mm2

I

= 1/12 x 25,4 x 1,73 = 10,39 mm4

I

= 10,39

= 0,49 0.66

r

=

Pcr =

3,14 2.200000 . 43,18 = 1512,0 N < 2839,58N (1,2.96,9 / 0,49 ) 2

Agw

43,18

Not OK!

Ketebalan gusset plate ditingkatkan hingga tg = 2,1 mm t

= 2,1 mm

A

= 25,4 x 2,1 = 53,34 mm2

I

= 1/12 x 25,4 x 2,13 = 19,6 mm4

I

= 19,6

= 0,606

r

=

Pcr =

3,14 2 .200000 . 53,34 = 2858,84 N > 2839,58 N (1,2.96,9 / 0,606 ) 2

Agw

53,34

OK!

Tebal gusset plate berdasarkan kegagalan buckling adalah 2,1 mm. c. Buckling pada bagian tepi gusset plate Lft = 41,1 mm (gambar 5.13) L ft t

≤ 0,75 E

Fy


=

41,1 ≤ 0,75 200000 345 2,1

5 - 28

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

19,57 ≥ 18,06

Not OK!

Naikkan nilai tg menjadi 2,3 mm 41,1 ≤ 0,75 200000 345 2,3 17,86 ≤ 18,06

OK!

Ketebalan gusset plate sebesar 2,3 mm memiliki kapasitas yang cukup untuk menghindari terjadinya tekuk pada bagian free edge gusset plate.


5 - 29

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Gambar 5.12 Kolom buckle batang C9


Gambar 5.13 Kolom buckle batang C8

5 - 30

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

5.4


Pada joint 4, terdapat hubungan sambungan antara batang tarik B16, batang tarik B17, batang

web C31, dan batang web C32. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut


Berikut adalah gambar contoh desain sambungan tipikal dengan joint 4

Gambar 5.15 Contoh sambungan tipikal dengan joint 4


5 - 31

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

1. Kapasitas Geser

Web C31 dan Batang tarik B16

t2 / t1 = 2,5 Æ t2/t1 ≥ 2,5

(

)

•

Vb = 4,2 23 * 6,3 * 550 = 16399,37 N (tilting tidak menentukan)

•

Vb1 = 2,7 * 0,8 * 6,3 * 550 = 7484,4 N (bearing 1)

•

Vb 2 = 2,7 * 2 * 6,3 * 550 = 18711 N (bearing 2)

Nilai Vbearing yang menentukan adalah Vbearing 1 = 7484,4 N

φ Vb = 0,5*7484,4 = 3742,2 N Kekuatan tumpu pelat pada sekrup disyaratkan sebesar 1,25 * 3742,2 = 4677,75 N Kuat geser 1 self-drilling screw no. 14 tipe CSD = 11340 N ≥ 4677,75 N

OK!

Jumlah sekrup yang dibutuhkan a. Gaya dalam pada web C31 ns =

Pu φ Vb

ns =

7465,4 = 1,596 ≈ 2 sekrup 4677,75

b. Gaya dalam pada batang tarik B16 ns =

Pu , φ Vb

ns =

37184,97 = 7,95 ≈ 8 sekrup 4677,75

Sambungan antara batang tarik B16 dan web C31 membutuhkan 8 buah sekrup no.14 tipe CSD


5 - 32

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Web C32 dan Batang tarik B17

t2 / t1 = 2,5 Æ t2/t1 ≥ 2,5

(

)

•

Vb = 4,2 23 * 6,3 * 550 = 16399,37 N (tilting tidak menentukan)

•

Vb1 = 2,7 * 0,8 * 6,3 * 550 = 7484,4 N (bearing 1)

•

Vb 2 = 2,7 * 2 * 6,3 * 550 = 18711 N (bearing 2)

Nilai Vbearing yang menentukan adalah Vbearing 1 = 7484,4 N

φ Vb = 0,5*7484,4 = 3742,2 N Kekuatan tumpu pelat pada sekrup disyaratkan sebesar 1,25 * 3742,2 = 4677,75 N Kuat geser 1 self-drilling screw no. 8 tipe CSD = 5076 N ≥ 4677,75 N

OK!

Vb yang menentukan adalah Vb = 4677,75 N Jumlah sekrup yang dibutuhkan a. Gaya dalam pada web C32 ns =

Pu φ Vb

ns =

1702,34 = 0,364 ≈ 2 sekrup 4677,75

b. Gaya dalam pada batang tarik B17 ns =

Pu , φ Vb

ns =

30998 = 6,63 ≈ 7 sekrup 4677,75

Sambungan antara batang tarik B17 dan web C32 membutuhkan 6 buah sekrup no.8 tipe CSD


5 - 33

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

2. Kapasitas Tarik Sekrup

Web C31

a. Pull Out Nou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N b. Pull Over Nov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N Pull Out lebih menentukan sehingga Nt = 5890,5 N

φ = 0,5 Æ φ Nt = 0,5 * 5890,5 N = 2945,25 N Kuat tarik sekrup desain disyaratkan sebesar 1,25 x 2945,25 = 3681,56 N

Web C32

c. Pull Out Nou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N d. Pull Over Nov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N Pull Out lebih menentukan sehingga Nt = 5890,5 N

φ = 0,5 Æ φ Nt = 0,5 * 5890,5 N = 2945,25 N Kuat tarik sekrup desain disyaratkan sebesar 1,25 x 2945,25 = 3681,56 N


5 - 34

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

3. Kapasitas tarik pelat pada bagian sambungan

Web C32

Nu = 1702,34 N (tarik) L

= 447 mm 1702,34

rf =

7 = 0,008 Æ r = 0,008 f 29326,3

2,5 * 0,008 × 6,3 ⎞ ⎛ N t = ⎜1,0 − 0,008 + ⎟550 × 82 ≤ 550 × 82 35,0 ⎝ ⎠ N t = 0,99 * 550 * 82 ≤ 550 × 82 N t = 44894,1 N *

N t = 0,65 * 44894,1 = 29181,3 N ≥ Nu = 1702,4 N

OK!

B16

Nu = 37184,97 N (tarik)

37184,97 rf =

8 = 0,05 Æ r = 0,05 f 94416,3

2,5 * 0,05 × 6,3 ⎞ ⎛ N t = ⎜1,0 − 0,05 + ⎟550 × 264 ≤ 550 × 264 25,0 ⎝ ⎠ N t = 0,98 * 550 * 82 ≤ 550 × 82 N t = 142555,2 N *

N t = 0,65 * 142555,5 = 92660,86 N ≥ Nu = 37184,97 N


OK!

5 - 35

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Gambar 5.16 Detail pemasangan sekrup pada joint 4


5 - 36

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

5.1.5


Pada joint 5, terdapat sambungan antara batang web C23, batang horizontal D14, dan batang horizontal D15. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut :


Pada joint ini, sambungan hanya berfungsi sebagai pengikat. Untuk itu digunakan jumlah baut minimum. Jumlah sekrup yang direncanakan pada joint 5 adalah 3 buah, dengan lokasi pemasangan sekrup diilustrasikan dalam gambar berikut :

Gambar 5.18 Detail pemasangan sekrup pada joint 5


5 - 37

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

5.2 DESAIN SAMBUNGAN RANGKA ATAP TANPA MEMPERHITUNGKAN BEBAN GEMPA

Pada pemodelan rangka baja yang sama, analisis struktur dilakukan tanpa memasukkan beban gempa statik ekivalen yang telah dihitung pada bab 4 ke dalam kombinasi pembebanan. Hasil yang diperoleh ditampilkan pada lampiran. Gaya dalam maksimum yang diperoleh pada tiap elemen memiliki nilai yang sama bila beban gempa dimasukkan. Beban gempa yang dihitung dengan metode statik ekivalen tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap desain profil maupun sambungan. Desain pada bab ini, desain sambungan memasukkan beban gempa dalam kombinasi pembebanan. Gaya dalam maksimum yang diperoleh dari analisis software SAP menghasilkan gaya dalam maksimum yang sama dengan pemodelan yang tidak memperhitungkan beban gempa. Beban gempa statik ekivalen pada zona 4 tidak mempengaruhi desain sambungan maupun desain profil. Beban gempa statik ekivalen dihitung dengan rumus

V =

C1I Wt R

Dari persamaan tersebut, nilai yang paling mempengaruhi adalah Wt (massa total struktur). Pemodelan yang dipakai dalam laporan ini berupa satu bay portal dua dimensi rangka baja ringan sehingga massa struktur yang ikut diperhitungkan tidak terlalu besar. Nilai beban gempa statik ekivalen zona 4 hingga zona 6 berkisar antara 473,692 kg hingga 609,033 kg.


5 - 38

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

5.3 MODE KEGAGALAN SAMBUNGAN

Pada bab ini ditampilkan proses desain sambungan rangka batang dengan menggunakan sekrup no.14 (φ 6,3 mm) tipe CSD. Rangkuman desain sambungan sekrup dengan variasi diameter (sekrup no.10 sampai dengan no.14) ditampilkan pada table 6.1 hingga table 6.4. Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa hampir semua desain sambungan memiliki kapasitas geser yang ditentukan oleh kapasitas bearing pelat yang langsung kontak dengan kepala sekrup (fungsi dari

t1). Hanya joint 1 yang memiliki kapasitas geser yang

ditentukan oleh mode kegagalan tilting (fungsi dari t2). Karakteristik joint 1 berada pada bagian kurva yang berupa garis lengkung. Berdasarkan gambar 6.1, mode kegagalan ini dicapai bila nilai t2 relatif kecil atau diameter sekrup yang dipakai terlalu kecil. Nilai Vb berdasarkan mode kegagalan tilting dihitung menurut persamaan berikut:

3

Vbtilting = 4,2 t 2 . d . Fu 2

(pers. 6.1)

Gambar 5.19 Mode kegagalan tilting dan bearing dengan peningkatan nilai t2

Dari persamaan tersebut diketahui bahwa perubahan nilai t2 lebih berpengaruh daripada perubahan diameter sekrup. Mode kegagalan yang diinginkan adalah mode kegagalan bearing pada pelat yang disambung. Pada mode kegagalan ini, nilai kapasitas geser desain yang didapat lebih besar daripada nilai yang diperoleh dari mode kegagalan tilting sehingga jumlah sekrup yang diperlukan lebih sedikit. Dengan demikian, pemasangan sekrup lebih leluasa untuk memenuhi persyaratan jarak pemasangan sekrup. Ketebalan profil seharusnya ditingkatkan (t2) agar mode kegagalan yang dicapai adalah kegagalan Sandi Nurjaman ( 15003093 ) Delta R Putra ( 15003124 )

5 - 39

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

bearing pada pelat yang disambung. Dengan persamaan tersebut, t2 harus dipertebal hingga

mencapai 2,2 mm agar mode kegagalan yang dicapai adalah kegagalan bearing pelat. Tabel 5.1 Mode Kegagalan Sambungan berdasarkan nilai t2

Joint Joint 1 Joint 2 Joint 3 Joint 4

Pns (N) 16399.37 14968.8 7484.4 7484.4

t2 (mm) 2 2.6 2.6 2

Mode Tilting bearing 1 bearing 1 bearing 1

5.4 PENGARUH PENINGKATAN DIAMETER SEKRUP

Diameter yang makin besar jelas mengurangi jumlah sekrup yang diperlukan dalam sambungan. Namun, pengurangan jumlah sekrup yang diperlukan cukup signifikan pada elemen rangka batang yang menerima gaya dalam yang cukup besar. Dalam studi kasus ini terlihat pada joint 3 dan joint 4 Joint 3 Batang A5 dengan Nu = 49743,4 N φ 4,8 mm Æ 14 sekrup φ 5,4 mm Æ 13 sekrup φ 6,2 mm Æ 11 sekrup

Joint 4 Batang B16 dengan Nu = 37184,97 N φ 4,8 mm Æ11 sekrup φ 5,4 mm Æ10 sekrup φ 6,2 mm Æ 8 sekrup

Pada elemen-elemen rangka batang yang menerima gaya dalam yang relatif lebih kecil, perubahan diameter sekrup tidak terlalu berpengaruh pada jumlah sekrup yang dibutuhkan. Kapasitas geser sambungan masih ditentukan oleh kapasitas bearing pelat yang disambung (t1). Bahkan, pada elemen yang menerima gaya dalam yang cukup kecil, peningkatan diameter sekrup tidak menghasilkan pengurangan jumlah sekrup yang diperlukan. Sandi Nurjaman ( 15003093 ) Delta R Putra ( 15003124 )

5 - 40

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Tabel 5.2 Desain sambungan sekrup pada joint 1 dengan variasi diameter Joint 1

t1

t2

mm

mm

2

2

t2/t1

Nu

D

Vb tilting

Vb 1

Vb 2

Vdesain

(N)

mm

(N)

(N)

(N)

(N)

49041.01 A1

1

30809.68 B1

2

2

1

Mode

1,25 f V

Vs

(N)

(N)

Vs > Vdesain

Nu/Vb

n sekrup

4.8

14314.55

14256

14256

14256

bearing 1

8910

6006

Not OK!

~

~

5.4

15182.87

16038

16038

15182.87

bearing 1

9489.293

8664

Not OK!

~

~

6.3

16399.37

18711

18711

16399.37

tilting

10249.61

11340

OK!

4.785

5

4.8

14314.55

14256

14256

14256

bearing 1

8910

6006

Not OK!

~

~

5.4

15182.87

16038

16038

15182.87

bearing 1

9489.293

8664

Not OK!

~

~

6.3

16399.37

18711

18711

16399.37

tilting

10249.61

11340

OK!

3.006

4

1,25 f V

Vs

(N)

(N)


t1

t2

mm

mm

1.6

2.6

t2/t1

Nu

D

Vb tilting

Vb 1

Vb 2

Vdesain

(N)

mm

(N)

(N)

(N)

(N)

28841.23 A9

1.63

28803.4 A10

1.6

2.6

1.63

9061.9 C16

0.8

2.6

3.25

9024.3 C17

0.8

2.6

3.25


Mode

Vs > Vdesain

Nu/Vb

n sekrup

4.8

21217.42

11404.8

18532.8

11404.8

bearing 1

7128

6006

Not OK!

~

~

5.4

22504.47

12830.4

20849.4

12830.4

bearing 1

8019

8664

OK!

3.597

4

6.3

24307.61

14968.8

24324.3

14968.8

bearing 1

9355.5

11340

OK!

3.083

4

4.8

21217.42

11404.8

18532.8

11404.8

bearing 1

7128

6006

Not OK!

~

~

5.4

22504.47

12830.4

20849.4

12830.4

bearing 1

8019

8664

OK!

3.592

4

6.3

24307.61

14968.8

24324.3

14968.8

bearing 1

9355.5

11340

OK!

3.079

4

4.8

21217.42

5702.4

18532.8

5702.4

bearing 1

3564

6006

OK!

2.543

3

5.4

22504.47

6415.2

20849.4

6415.2

bearing 1

4009.5

8664

OK!

2.260

3

6.3

24307.61

7484.4

24324.3

7484.4

bearing 1

4677.75

11340

OK!

1.937

2

4.8

21217.42

5702.4

18532.8

5702.4

bearing 1

3564

6006

OK!

2.532

3

5.4

22504.47

6415.2

20849.4

6415.2

bearing 1

4009.5

8664

OK!

2.251

3

6.3

24307.61

7484.4

24324.3

7484.4

bearing 1

4677.75

11340

OK!

1.929

2

5 - 41

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Tabel 5.4 Desain sambungan sekrup pada joint 3 dengan variasi diameter

Joint 3

t1

t2

mm

mm

0.8

2.6

t2/t1

Nu

D

Vb tilting

Vb 1

Vb 2

Vdesain

(N)

mm

(N)

(N)

(N)

(N)

49743.4 A5

3.25

37255.05 A6

0.8

2.6

3.25

5274.4 C8

0.8

2.6

3.25

2839.58 C9

0.8

2.6

3.25

9345.48 D1

0.8

2.6

3.25


Mode

1,25 f V

Vs

(N)

(N)

Vs > Vdesain

Nu/Vb

n sekrup

4.8

21217.42

5702.4

18532.8

5702.4

bearing 1

3564

6006

OK!

13.957

14

5.4

22504.47

6415.2

20849.4

6415.2

bearing 1

4009.5

8664

OK!

12.406

13

6.3

24307.61

7484.4

24324.3

7484.4

bearing 1

4677.75

11340

OK!

10.634

11

4.8

21217.42

5702.4

18532.8

5702.4

bearing 1

3564

6006

OK!

10.453

11

5.4

22504.47

6415.2

20849.4

6415.2

bearing 1

4009.5

8664

OK!

9.292

10

6.3

24307.61

7484.4

24324.3

7484.4

bearing 1

4677.75

11340

OK!

7.964

8

4.8

21217.42

5702.4

18532.8

5702.4

bearing 1

3564

6006

OK!

1.480

2

5.4

22504.47

6415.2

20849.4

6415.2

bearing 1

4009.5

8664

OK!

1.315

2

6.3

24307.61

7484.4

24324.3

7484.4

bearing 1

4677.75

11340

OK!

1.128

2

4.8

21217.42

5702.4

18532.8

5702.4

bearing 1

3564

6006

OK!

0.797

2

5.4

22504.47

6415.2

20849.4

6415.2

bearing 1

4009.5

8664

OK!

0.708

2

6.3

24307.61

7484.4

24324.3

7484.4

bearing 1

4677.75

11340

OK!

0.607

2

4.8

21217.42

5702.4

18532.8

5702.4

bearing 1

3564

6006

OK!

2.622

3

5.4

22504.47

6415.2

20849.4

6415.2

bearing 1

4009.5

8664

OK!

2.331

3

6.3

24307.61

7484.4

24324.3

7484.4

bearing 1

4677.75

11340

OK!

1.998

2

5 - 42

SI-40Z1 TUGAS AKHIR


t1

t2

mm

mm

0.8

2

t2/t1

Nu

D

Vb tilting

Vb 1

Vb 2

Vdesain

(N)

mm

(N)

(N)

(N)

(N)

37184.97 B16

2.5

7465.4 C31

0.8

2

2.5

30997.99 B17

0.8

2

2.5

1702.34 C32

0.8

2

2.5

Mode

1,25 f V

Vs

(N)

(N)

Nu/Vb

n sekrup

4.8

14314.55

5702.4

14256

5702.4

bearing 1

3564

6006

OK!

10.433

11

5.4

15182.87

6415.2

16038

6415.2

bearing 1

4009.5

8664

OK!

9.274

10

6.3

16399.37

7484.4

18711

7484.4

bearing 1

4677.75

11340

OK!

7.949

8

4.8

14314.55

5702.4

14256

5702.4

bearing 1

3564

6006

OK!

2.095

3

5.4

15182.87

6415.2

16038

6415.2

bearing 1

4009.5

8664

OK!

1.862

2

6.3

16399.37

7484.4

18711

7484.4

bearing 1

4677.75

11340

OK!

1.596

2

4.8

14314.55

5702.4

14256

5702.4

bearing 1

3564

6006

OK!

8.698

9

5.4

15182.87

6415.2

16038

6415.2

bearing 1

4009.5

8664

OK!

7.731

8

6.3

16399.37

7484.4

18711

7484.4

bearing 1

4677.75

11340

OK!

6.627

7

4.8

14314.55

5702.4

14256

5702.4

bearing 1

3564

6006

OK!

0.478

2

5.4

15182.87

6415.2

16038

6415.2

bearing 1

4009.5

8664

OK!

0.425

2

6.3

16399.37

7484.4

18711

7484.4

bearing 1

4677.75

11340

OK!

0.364

2

Keterangan : t1

= ketebalan pelat yang kontak langsung dengan kepala sekrup

t2

= ketebalan pelat yang tidak berhubungan langsung dengan kepala sekrup

Nu

= gaya dalam ultimit (Newton)

d

= diameter sekrup

Vdesain

= Nilai minimum dari Vtilting dan Vbearing

Vs

=

n sekrup

= jumlah sekrup yang diperlukan

kuat geser sekrup (0,6 x Fusekrup)


Vs > Vdesain

5 - 43

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

5.5 PEMILIHAN PROFIL DOUBLE-Z DAN DOUBLE-C

Profil rangka batang yang digunakan untuk bottom chord dan top chord adalah profil double z. Profil double z dipasang dengan cara menumpuk profil z tepat di atas profil yang

sama sehingga diperoleh ketebalan dua kali lipat dari satu section z. Profil kombinasi tersebut disambung dengan sekrup. Profil yang banyak dipakai sebagai elemen rangka baja ringan adalah profil C dan double C (box). Sedangkan, profil z banyak dipakai sebagai gording yang menerima beban merata dari atap. Profil C atau double-C memudahkan proses penyambungan dengan sekrup karena tidak memerlukan banyak pemotongan flange untuk menyesuaikan dengan desain sambungan. Profil double C (box) dengan dimensi tertentu mungkin mempunyai kapasitas tarik, tekan, dan lentur yang sama dengan profil double Z. Namun, ketebalan pelat yang diperoleh untuk keperluan desain sambungan tidak menjadi dua kali lipat seperti pada profil double Z. Berdasarkan kesimpulan sebelumnya, kapasitas sambungan ditentukan oleh kapasitas bearing pelat. Semakin tebal pelat, kapasitas gesernya makin besar sehingga jumlah sekrup

yang diperlukan lebih sedikit. Tabel 6.5 hingga tabel 6.8 menggambarkan rangkuman desain sambungan baja ringan bila dipakai profil double C. Pada joint 2 dan joint 3 dianggap tidak menggunakan gusset plate, sehingga t2 (bottom chord, top chord) adalah ketebalan pelat batang tarik atau batang tekan. Asumsi yang diambil, profil C atau doubleC yang dipakai memiliki karakteristik penampang yang cukup (dimensi web dan flange disesuaikan) agar dapat menerima gaya dalam maksimum. Namun, ketebalan profil dibuat sama (t1 = 0,8 mm dan t2= 1mm) Menurut perhitungan, kapasitas geser tiap sambungan ditentukan oleh mode kegagalan tilting. Penurunan t2 hingga separuh nilai awal (double-z) membuat sambungan berada pada kurva lengkung perbandingan tilting dengan bearing (gambar 5.19). Dengan penurunan kapasitas geser sambungan maka jumlah sekrup yang dibutuhkan jadi lebih banyak.

Perbandingan jumlah sekrup yang diperlukan pada pemakaian profil C atau

double-C dengan profil double-Z ditampilkan pada tabel 6.5 hingga tabel 6.8


5 - 44

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Tabel 5.6 Desain sambungan sekrup pada profil C atau double-C pada joint 1 Joint 1

t1

t2

mm

mm

1

1

t2/t1

Nu

D

Vb tilting

Vb 1

Vb 2

Vdesain

(N)

mm

(N)

(N)

(N)

(N)

49041.01 A1

1

30809.68 B1

1

1

1

Mode

1,25 f V

Vs

(N)

(N)

Vs > Vdesain

n sekrup

nsekrup

profil C

Profil Z

Nu/Vb

4.8

5060.956

7128

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

~

~

~

5.4

5367.955

8019

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

~

~

~

6.3

5798.054

9355.5

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

14

5

4.8

5060.956

7128

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

~

~

~

5.4

5367.955

8019

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

~

~

~

6.3

5798.054

9355.5

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

8.502

9

3

1,25 f V

Vs

(N)

(N)

13.533

Tabel 5.7 Desain sambungan sekrup pada profil C atau double-C pada joint 2 Joint 2

t1

t2

mm

mm

0.8

1

t2/t1

Nu

D

Vb tilting

Vb 1

Vb 2

Vdesain

(N)

mm

(N)

(N)

(N)

(N)

28841.23 A9

1.25

28803.4 A10

0.8

1

1.25

9061.9 C16

0.8

1

1.25

9024.3 C17

0.8

1

1.25


Mode

Vs > Vdesain

n sekrup

nsekrup

profil C

Profil Z

Nu/Vb

4.8

5060.956

5702.4

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

~

~

~

5.4

5367.955

6415.2

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

8.597

9

4

6.3

5798.054

7484.4

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

7.959

8

3

4.8

5060.956

5702.4

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

~

~

~

5.4

5367.955

6415.2

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

8.585

9

4

6.3

5798.054

7484.4

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

7.948

8

4

4.8

5060.956

5702.4

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

2.865

3

3

5.4

5367.955

6415.2

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

2.701

3

3

6.3

5798.054

7484.4

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

2.501

3

2

4.8

5060.956

5702.4

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

2.853

3

3

5.4

5367.955

6415.2

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

2.690

3

3

6.3

5798.054

7484.4

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

2.490

3

2

5 - 45

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Tabel 5.8 Desain sambungan sekrup pada profil C atau double-C pada joint 3

Joint 3

t1

t2

mm

mm

0.8

1

t2/t1

Nu

D

Vb tilting

Vb 1

Vb 2

Vdesain

(N)

mm

(N)

(N)

(N)

(N)

49743.4 A5

1.25

37255.05 A6

0.8

1

1.25

5274.4 C8

0.8

1

1.25

2839.58 C9

0.8

1

1.25

9345.48 D1

0.8

1

1.25


Mode

1,25 f V

Vs

(N)

(N)

Vs > Vdesain

n sekrup

nsekrup

profil C

Profil Z

Nu/Vb

4.8

5060.956

5702.4

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

15.726

16

14

5.4

5367.955

6415.2

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

14.827

15

13

6.3

5798.054

7484.4

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

13.727

14

11

4.8

5060.956

5702.4

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

11.778

12

11

5.4

5367.955

6415.2

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

11.104

12

10

6.3

5798.054

7484.4

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

10.281

11

9

4.8

5060.956

5702.4

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

1.667

2

2

5.4

5367.955

6415.2

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

1.572

2

2

6.3

5798.054

7484.4

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

1.455

2

2

4.8

5060.956

5702.4

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

0.898

2

2

5.4

5367.955

6415.2

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

0.846

2

2

6.3

5798.054

7484.4

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

0.784

2

2

4.8

5060.956

5702.4

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

2.955

3

3

5.4

5367.955

6415.2

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

2.786

3

3

6.3

5798.054

7484.4

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

2.579

3

2

5 - 46

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

Tabel 5.9 Desain sambungan sekrup pada profil C atau double-C pada joint 4

Joint 4

t1

t2

mm

mm

0.8

1

t2/t1

Nu

D

Vb tilting

Vb 1

Vb 2

Vdesain

(N)

mm

(N)

(N)

(N)

(N)

37184.97 B16

1.25

7465.4 C31

0.8

1

1.25

30997.99 B17

0.8

1

1.25

1702.34 C32

0.8

1

1.25


Mode

1,25 f V

Vs

(N)

(N)

Vs > Vdesain

n sekrup

nsekrup

profil C

Profil Z

Nu/Vb

4.8

5060.956

5702.4

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

11.756

12

10

5.4

5367.955

6415.2

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

11.084

12

9

6.3

5798.054

7484.4

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

10.261

11

8

4.8

5060.956

5702.4

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

2.360

3

3

5.4

5367.955

6415.2

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

2.225

3

2

6.3

5798.054

7484.4

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

2.060

3

2

4.8

5060.956

5702.4

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

9.800

10

8

5.4

5367.955

6415.2

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

9.239

10

7

6.3

5798.054

7484.4

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

8.554

9

6

4.8

5060.956

5702.4

7128

5060.956

tilting

3163.098

6006

OK!

0.538

1

2

5.4

5367.955

6415.2

8019

5367.955

tilting

3354.972

8664

OK!

0.507

1

2

6.3

5798.054

7484.4

9355.5

5798.054

tilting

3623.784

11340

OK!

0.470

1

2

5 - 47

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

5.6 PENGGUNAAN FAKTOR RESISTANSI φ AKIBAT PEMBEBANAN DINAMIK

Dari gaya dalam yang diperoleh diketahui bahwa dengan penambahan beban gempa perubahan gaya dalam tidak terlalu besar, bahkan pada beberapa elemen terdapat pengurangan gaya dalam. Namun dengan ditambahkannya beban gempa berarti desain harus menggunakan faktor keamanan Ф sebesar 0,5 yang berarti kekuatan sambungan berkurang sebesar 50 % dibandingkan kekuatan sambungan ketika memikul beban statis. Pengurangan kekuatan sambungan yang signifikan tersebut sangatlah berbahaya jika untuk wilayah gempa tinggi seperti Indonesia desain yang diterapkan adalah desain untuk pembebanan statis.

5.7 JUMLAH MAKSIMUM ELEMEN YANG DISAMBUNG

Pada joint 1 dan joint 4, elemen yang disambung secara langsung berjumlah tidak lebih dari dua elemen. Pada desain awal joint 3, terdapat empat elemen yang ditumpuk dalam satu sambungan. Jumlah sekrup yang diperlukan sebanyak 11 buah sekrup no.14 tipe CSD. Sambungan ini memerlukan gusset plate karena konfigurasi sekrup tidak memenuhi syarat jarak pemasangan. Bila jumlah elemen yang disambung lebih dari tiga, sambungan dengan sekrup harus menggunakan gusset plate. Pada sambungan ini, penggunaan baut lebih baik daripada sekrup sebagai pengencang (fastener). Kapasitas geser baut lebih tinggi daripada sekrup sehingga jumlah pengencang yang dibutuhkan lebih sedikit. Dengan demikian, syarat jarak pemasangan dapat terpenuhi tanpa menggunakan gusset plate.


5 - 48

SI-40Z1 TUGAS AKHIR

5.8 KAPASITAS

SAMBUNGAN

Kapasitas sambungan rangka baja ringan ditampilkan dalam tabel 5.10. Kapasitas sambungan ini membatasi besarnya gaya dalam yang dapat ditahan oleh elemen-elemen anggota sambungan. Hampir seluruh profil didesain memiliki kapasitas tarik yang cukup besar (kapasitas tarik profil double-Z = 94 kN ; kapasitas tarik profil Z = 47 kN). Pada batang tarik rangka baja ringan (batang B), kapasitas tarik profil dapat diturunkan dari 94 kN menjadi sekitar 50 kN agar tidak terlalu boros. Tabel 5.10 Kapasitas sambungan

Joint Joint 1 Joint 2 Joint 3 Joint 4

Elemen yang disambung A1,B1 A10, C17 dan A9, C16 A5, C8, C9 A6, D1 B16, C31 B17, C32

Jumlah

Vdesain

Kapasitas Joint

Nu

Sekrup

(N)

Tn (N)

(N)

5 10249.61 4 11 8 8 7

9355.5 4677.75 4677.75 4677.75 4677.75

Tn > Nu

51248.05 49041.01

OK!

37422 51455.25 37422 37422 32744.25

OK! OK! OK! OK! OK!

28841.23 49743.4 37255.05 37184.97 30997.99

Namun pada Tugas Akhir ini, gaya dalam yang bekerja pada sambungan menjadi faktor utama dalam mendesain sambungan. Oleh karenanya pada beberapa sambungan kekuatan elemen yang disambung jauh lebih kuat daripada kekuatan sambungan.


5 - 49

BAB 5 DESAIN DAN ANALISIS SAMBUNGAN

Recommend Documents