Latar Belakang
Baja merupakan alternatif bangunan tahan gempa yang sangat baik karena sifat daktilitas dari baja itu sendiri.
Untuk menjamin struktur bersifat daktail, maka selain daktilitas material ( baja ) maka hal lain yang tidak dapat diabaikan adalah menjamin sambungan agar tidak gagal pada saat terjadi beban gempa.
Dalam perencanaan struktur tahan gempa disyaratkan dengan ketat bahwa sambungan harus direncanakan lebih kuat daripada komponen yang disambung.
Semi rigid connection, rigid connection, merupakan jenis sambungan yang sering dipakai dalam merencanakan sambungan pada struktur rangka baja.
Permasalahan Bagaimana membuat pemodelan sambungan jenis Semi rigid conection, Rigid connection yang tahan terhadap beban gempa untuk struktur gedung rangka baja ? Bagaimana menganalisis perilaku sambungan jenis Semi rigid conection, Rigid connection yang tahan terhadap beban gempa secara analitis ? Bagaimana membuat pemodelan sambungan jenis Semi rigid conection, Rigid connection yang tahan terhadap beban gempa, ke dalam software Abaqus 6.7 ? Bagaimana menganalisis hasil dari software Abaqus 6.7 dan hasil dari perencanaan secara teoritis .?
Tujuan
Dapat membuat pemodelan sambungan tipe Semirigid connection dan Rigid connection, untuk gedung rangka baja yang tahan terhadap perilaku beban gempa. Dapat menganalisis perilaku sambungan jenis Semi rigid conection, Rigid connection yang tahan terhadap beban gempa secara teoritis. Dapat membuat pemodelan sambungan jenis Semi rigid conection, Rigid connection yang tahan terhadap beban gempa, ke dalam software Abaqus 6.7 ? Dapat menganalis hasil dari software Abaqus 6.7 da hasil dari perencanaan secara teoritis untuk rekomendasi perencanaan sambungan yang cocok untuk daerah rawan gempa.
Batasan Masalah
Mempelajari perilaku sambungan pada elemen struktur kolom-balok , dari gedung rangka baja terhadap beban gempa. Perencanaan sambungan hanya meninjau lokasi sambungan dengan gaya terbesar. Tidak menghitung struktur bangunan bawah (pondasi). Tidak membahas detail metode pelaksanaan. Tidak membahas rencana anggaran biaya.
Tinjauan Pustaka
Klasifikasi jenis sambungan :
Simple connection. Momen sambungan = ( 0 – 20 %) momen jepit sempurna. Simple rigid connection. Momen sambungan = ( 20 – 90 %) momen jepit sempurna. Rigid connection. Momen sambungan = ( 90 – 100 % ) momen jepit sempurna
Tinjauan Pustaka
Semirigid Connection
Tinjauan Pustaka
Rigid Connection
Penerimaan beban dianggap sebagai berikut. 1.Beban geser Pu diteruskan oleh sambungan pada badan balok dengan ke flens kolom. 2.Beban momen Mu diteruskan oleh sayap balok dengan baja T ke flens kolom. Sayap profil Baut
2T
Q T+Q
Badan profil
T+Q
w
Bidang M
a a' b b'
M1 M2
d
d
2T
Q
Gaya tarik pada profil
Kekuatan sambungan pada sayap
Metode Penelitian A
Mulai
Studi Literatur
Perencanaan Sambungan dengan Beberapa Type : 1. Semirigid Connection 2. Rigid Connection
PreliminarI Design
Analisa Pemodelan Type Sambungan Secara Teoritis
Analisa Pemodelan Sambungan dengan Software Abaqus 6.7
Pembebanan (PPIUG 1983, SNI 2002) dan pendimensian Tidak
Analisa Linear Struktur
Perbandingan model sambungan yang telah dianalisa
Kontrol Dimensi ( LRFD, AISC )
Pemilihan sambungan yang paling tepat digunakan Ya
Visualisasi hasil dalam gambar A
Selesai
Metode Penelitian Preliminary Design Data Umum Bangunan : - Fungsi bangunan : Perkantoran - Lokasi : Mentawai - Panjang bangunan : 35 m - Lebar bangunan : 25m - Tinggi bangunan : 40 m ( 10 lantai dengan atap ) - Sistem struktur :Open Frame 3D didesain dengan SRPMK - Tipe tanah : Tanah lunak Data Bahan : Mutu bahan yang akan digunakan sebagai berikut : - Baja : Tipe profil WF dan Kingcross Profil Bj 41 : fy = 250 Mpa fu = 410 Mpa
Metode Penelitian Pembebanan Beban Mati ( Bab 2 – PPIUG 1983 ) Beban Hidup ( RSNI 03-1727-1989 ) Beban Angin (Bab 4 – PPIUG 1983) Beban Gempa ( SNI 03-1726-2010 )
Preliminary Design
Sambungan
= 2 buah
Balok Induk dengan Balok anak Balok Anak WF 300.150.6,5.9 Balok Induk WF 600.200.12.20 Sambungan pada badan anak balok anak Vu = 4386,47 kg. = 2 buah Ø 16 mm Sambungan pada badan balok induk = 2 buah Ø 16 mm
Baut Ø16mm Profil Siku 70.70.7 50
50
80
80 18.00
50
50
30.00 50.00
Balok Anak WF 300.150.6,5.9 Profil Balok Induk WF 600.200.12.20
Sambungan balok kolom type Rigid Connection Kolom dengan Balok Kolom K 700.300.13.24 Balok Induk WF 600.200.12.20 Mu
= 1,1 .Ry. Mp balok = 16.582.500 Kgcm Vu total = 66330 Kg + 4721 kg = 71051,156 Kg Sambungan pada badan balok induk Dipasang 3 buah baut diameter 30 mm Sambungan pada sayap kolom Dipasang 4 buah baut diameter 30 mm
Sambungan sayap-profil T Kuat rencana baut menurut cara Thornton : B = Φ Rn = 0,75. Fub.(0,75. Ab )x n = 0,75 . 8436. (0,75 x 8,04) 2 = 76303,62 kg T = Gaya kopel = T = 73503,98kg < B = 76303,62 kg …ok Dipasang 2 buah baut Ø 32 mm B ≥ (T +Q ) 76303,62 ≥ 47252,27…..OK Sambungan badan profil T dengan flens balok
Q T+Q T+Q
w
Bidang M
a a' b b'
M1 M2
d
2T
Q
Dipasang 6 buah baut Ø 32 mm pada dua sisi, sehingga pada 1 sisi terdapat 3 baut.
d
Sambungan balok kolom type Semi Rigid Connection Kolom dengan Balok menggunakan sambungan type end plate Kolom K 700.300.13.24 Balok Induk WF 600.200.12.20 Baut Ø30 (Ag = 4,9 cm2) lubang standar BJ50 Dipasang baut 18 buah baut Ø 25 mm Momen rencana yang dapat dipikul sambungan : ϴMn
BAUT Ø 30
=
54 110
= + 2 x 13781,25 Kg x (5,06 + 15,46 + 25,96 + 36,46 +52,06 + 63,06 +74,06 + 85,06 + 95,06 )
110 110 110 54
= 13.275.202,5 kgcm. ϴMn =.
54 105
d5
105
x 100 =80,05 %
( Syarat Momen sambungan 20-90 % momen jepit sempurna)
105
d2 54 a d1
d3
d4
d6
d7
d8
d9
Sambungan balok kolom type Rigid Connection dan Semirigid connection
T.900x300x18x34
1
1
∅ 36 ∅ 36
∅ 30
WF.588x300x12x20
∅ 30
∅ 30
WF.588x300x12x20
∅ 25
∅ 36
KC700x300x13x24
KC700x300x13x24
L.140x140x40
POTONGAN WF.588x300x12x20
1
POTONGAN 1-1 POTONGAN 1-1
Gb. Rigid Connection
T.900x300x18x34 ∅ 25
1
Gb. Semirigid Connection
Sambungan kolom – kolom lantai 1 dan lantai 2
Sambungan kolom K 700.300.13.24 Pada sayap kolom dipasang 20 buah Ø 32 Pada bada kolom dipasang 12 buah Ø 32
KC.700x300x13x24
KC.700x300x13x24 Pelat 12mm
20∅ 32
12∅ 32 ∅ 32
Pelat 12mm
Pelat 12mm
Pelat 12mm
∅ 32
Sambungan kolom - kolom Sambungan kolom K 700.300.13.24 dan kolom K 600.300.12.20 Pada sayap kolom dipasang 10 buah Ø 28 Pada bada kolom dipasang 12 buah Ø 28
KC.700x300x13x24
KC.700x300x13x24 Pelat 12mm
∅ 28
∅ 28 ∅ 32 Pelat 12mm
Pelat 12mm Pelat 12mm
∅ 32
Analisa Penampang dengan Abaqus (Semi rigid connection) Pelat 1
Pelat 2
Profil T1
Profil T2
Analisa Penampang dengan Abaqus (Semi rigid connection) PROFIL T2 PELAT 1 BEBAN U.Magnitude U.U1 U.U2 U.U3 BEBAN E.E11 E.E22 E.E33 E.E12 E.E13 Node 305 (ton) (mm) (mm) (mm) (mm) Node 138 25 2.86507 1.21E-02 -1.06315 -2.66049 25 7.30E-05 -2.07E-04 3.70E-05 2.11E-11 2.45E-10 35 9.87E-05 -2.80E-04 5.04E-05 2.86E-11 3.63E-10 35 4.09067 1.79E-02 -1.16895 -3.92005 45 1.24E-04 -3.54E-04 6.37E-05 3.62E-11 4.82E-10 45 5.33422 2.36E-02 -1.27476 -5.17961 55 1.50E-04 -4.27E-04 7.70E-05 4.43E-11 6.01E-10 55 6.58654 2.94E-02 -1.3807 -6.44013 65 7.84505 3.51E-02 -1.48309 -7.70351 65 1.76E-04 -5.01E-04 9.04E-05 5.35E-11 7.21E-10
2.00E-04
20
30
40
-3.00E+00
50
60
U2
-5.00E+00
U3
-6.00E+00
-1.00E-04 0 -2.00E-04
E11 10
20
30
40
-6.00E-04
60
70
E22
E12
-4.00E-04
-8.00E+00
50
E33
-3.00E-04 -5.00E-04
BEBAN (ton)
0.00E+00
0.00E+00
-7.00E+00 -9.00E+00
2.00E+01
1.00E-04
70 U1
-4.00E+00
PROFIL T2
E13 E23 BEBAN (ton)
Tegangan (N/mm²)
3.00E-04
0.00E+00
Regangan
Displacement (mm)
1.00E+00 10
-2.16E-04 -2.89E-04 -3.63E-04 -4.36E-04 -5.09E-04
PROFIL T2 BEBAN S.S11 S.S22 S.S33 S.S12 S.S13 S.S23 Node 138 (ton) (N/mm²) (N/mm²) (N/mm²) (N/mm²) (N/mm²) (N/mm²) 25 3.38E-02 -43.0402 -5.49465 1.62E-06 1.88E-05 -16.6501 35 3.96E-02 -58.2813 -7.39933 2.20E-06 2.79E-05 -22.2685 45 4.54E-02 -73.5223 -9.30401 2.78E-06 3.71E-05 -27.8869 55 5.05E-02 -88.7778 -11.2112 3.41E-06 4.62E-05 -33.5136 65 5.43E-02 -104.028 -13.1198 4.11E-06 5.54E-05 -39.1444
PROFIL T2
PELAT 1 -1.00E+00 0 -2.00E+00
E.E23
-2.00E+01
0
10
20
30
40
50
60
70
S11 S22
-4.00E+01
S33
-6.00E+01
S12
-8.00E+01
S13
-1.00E+02
S23
-1.20E+02
BEBAN (ton)
Analisa Penampang dengan Abaqus (Rigid connection)
Siku 1 Profil I1
Siku 2 Profil I2
Analisa Penampang dengan Abaqus (Rigid connection) Beban U.Magnitude U.U1 U.U2 U.U3 Siku 2 Beban E.E11 E.E22 E.E33 E.E12 E.E13 (ton) (mm) (mm) (mm) (mm) 25 2.27094 4.36E-03 -1.16E+00 -1.95274 Node 88 25 9.71E-05 -1.04E-04 -1.22E-04 -2.18E-07 -1.16E-08 Node 88 35 3.17583 6.61E-03 -1.31E+00 -2.89198 35 1.36E-04 -1.44E-04 -1.72E-04 -2.51E-07 -1.12E-08 45 4.10212 8.87E-03 -1.46546 -3.83141 45 1.75E-04 -1.85E-04 -2.22E-04 -2.85E-07 -1.09E-08 55 5.03803 1.11E-02 -1.61864 -4.77091 55 2.14E-04 -2.26E-04 -2.72E-04 -3.19E-07 -1.06E-08 65 5.9805 1.34E-02 -1.77324 -5.71155 65 2.53E-04 -2.67E-04 -3.21E-04 -3.50E-07 -9.69E-09 Siku 1
0.00E+00
2.00E-04 10
20
30
40
50
60
U1
-3.00E+00
U2 U3
-5.00E+00 -6.00E+00
Beban ( ton )
E11
0.00E+00
70
-2.00E+00
-4.00E+00
Siku 2
-2.00E-04 0
10
20
30
40
50
60
70
E22
-4.00E-04
E33
-6.00E-04
E12
-8.00E-04
E13
-1.00E-03
E23
-1.20E-03
Beban (ton)
Tegangan (N/mm²)
4.00E-04
Regangan
Displacement (mm)
1.00E+00
0
-4.14E-04 -5.80E-04 -7.46E-04 -9.13E-04 -1.08E-03
Siku 2 Beban S.S11 S.S22 S.S33 S.S12 S.S13 S.S23 (ton) (N/mm²) (N/mm²) (N/mm²) (N/mm²) (N/mm²) (N/mm²) 25 1.47E-01 -30.7303 -33.5439 -1.67E-02 -8.91E-04 -3.18E+01 Node 88 35 1.58E-01 -42.9688 -47.203 -1.93E-02 -8.65E-04 -4.46E+01 45 1.70E-01 -55.2096 -60.8647 -2.19E-02 -8.39E-04 -57.4002 55 1.80E-01 -67.4506 -74.5246 -2.45E-02 -8.12E-04 -70.1957 65 1.82E-01 -79.6945 -88.1511 -2.69E-02 -7.45E-04 -82.9796
Siku 2
Siku 1
-1.00E+00
E.E23
1.00E+01 0.00E+00 -1.00E+01 0 -2.00E+01 -3.00E+01 -4.00E+01 -5.00E+01 -6.00E+01 -7.00E+01 -8.00E+01 -9.00E+01 -1.00E+02
10
20
30
40
50
60
70
S11 S22 S33 S12 S13 S23
Beban (ton)
Kesimpulan Dari hasil perhitungan dan analisis SAP 2000 v14 yang telah dilakukan pada struktur bangunan gedung, perencanaan dimensi profil pada balok anak (WF 300x150x6,5 x9),balok induk (WF 600x200x11x17) (WF 600x200x11x17),(WF 500x200x10x16) dan kolom (K700x300x13x24),(K588x300x12x20),(K500x200x10x16) sudah memenuhi kontrol kekuatan profil. Dari hasil analisa perilaku dengan Abaqus 6.7 sambungan balok kolom type rigid connection, ternyata terjadi displacement U3 = -5,711 mm, regangan E23 = -1,08.10-3, tegangan S23 = 82,97 N/mm2 Dari hasil analisa perilaku dengan Abaqus 6.7 sambungan balok kolom type semirigid connection, ternyata terjadi displacement U3 = -7,15 mm, regangan E23 = -5,09.10-4, tegangan S23 = -39,144 N/mm2 Dengan diberikannya variasi beban lateral yang semakin bertambah maka displacement, tegangan dan regangan yang terjadi ikut mengalami kenaikan hingga melebihi batas leleh dari penampang tersebut.
Daftar Pustaka
Salmon dan Johnson. 1995. Struktur Baja Desain dan Perilaku Jilid 2 Edisi Kedua. Diterjemahkan oleh Ir. Wira M.S.CE. Jakarta : Erlangga. Setiawan, Agus. 2008. Perencanaan Struktur Baja dengan Metode LRFD (Sesuai SNI 03 – 1729-2002). Jakarta : Erlangga. Badan Standardisasi Nasional. Tata Cara Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Bangunan Gedung (SNI 031726-2002). American Institute of Steel Construction. 2005. Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications ( ANSI/AISC 358-05 ). Badan Standardisasi Nasional.2002. Tata Cara Perencanaan Perhitungan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002). Tamboli, Akbar R.1999.Handbook of Structural Steel Connection Design and Details.New Jersey : McGraw Hill. Soewardojo.Buku Ajar : Struktur Baja II. Surabaya : Jurusan Teknik Sipil FTSP – ITS. Kim, Jae Hoon dan Lee, Cheol Ho.2006.”Seismic design of reduced beam section steel moment connections with bolted web attachment. Jurnal of Constructioal Steel Research 63 (2007) 522-531. Lee, Sang-Sup dan Moon, Tae-Sup.2001.”Moment-rotation model of semirigid connections with angles”. Jurnal Enginering Structures 24 (2002) 227-237. Mustopo, Muslinang.2007.Beberapa Ketentuan Baru Mengenai Desain Struktur Baja Tahan Gempa.Seminar dan Pameran HAKI 2007- KonstruksiTahan Gempa Di Indonesia.
TERIMA KASIH
