Structural Steel Buildings Rigid Frames Braced Frames Pre-Engineering Building
RIGID FRAME
Rigid (Moment) Frames Characteristics Steel Beam and Column Floor Construction - Concrete filled Steel Deck Roof Construction - Steel Deck – Bare - Steel Deck and Insulating Concrete Typical Damage Beam – Column Connection Failure
Rigid (Moment) Frames
Steel Frame Connection Types All connections have a certain amount of rigidity • Simple connections (A above) have some rigidity, but are assumed to be free to rotate • Partially-Restrained moment connections (B and C above) are designed to be semi-rigid • Fully-Restrained moment connections (D and E above) are designed to be fully rigid
Semi-Rigid Frames
Company Meeting Title Presenter
What makes company unique What makes company successful Shared vision Review key undertakings of past year
Steel Frame Connection Types
The Specification for Structural Steel Buildings (AISC 2005) defines two types of connections: • Simple Connections (above left) •
Moment Connections (above right)
Fully-Restrained and Partially-Restrained
Simple Connections
• • • •
Direncanakan sebagai sambungan fleksibel Sambungan diasumsikan bebas berotasi Beban utama yang ditransfer pada sambungan adalah geser vertikal Digunakan sistem pengaku yang terpisah untuk stabilitas lateral.
Simple Connections
Single Plate Connection (Shear Tab) Pelat di-las ke kolom dan di-baut ke web balok
Double Angle Connection Sepasang sisi bidang dalam baja siku disambung ke bagian web balok dan sisi bidang luar disambung ke flens atau web kolom
Simple Connections
Shear End Plate Connection Sebuah pelat di-las tegak lurus pada bagian ujung web balok dan disambungkan dengan baut ke-kolom
Single Angle Connection Satu sisi baja siku di ikatkan ke web balok dan sisi lainnya ke flens atau web kolom
Simple Connections
Seated Connection Baja siku yang dipasang dengan satu sisi tegak terhadap kolom pendukung, dan sisi lainnya menjadi tumpuan balok yang dipasang Untuk stabilitas sambungan diberikan juga baja siku pada bagian atas web
Tee Connection Profil WT (wide-tee) disambung ke balok dengan baut dan flensnya diikatkan ke kolom dengan las.
Moment Connections
•
• •
Untuk merencanakan sambungan yang kaku dimana rotasi yang diinginkan kecil atau bahkan tidak ada rotasi adalah memakai Rigid Frames Gaya momen dan geser vertikal di transfer melaui sambungan tsb Sambungan momen ada dua tipe, antara lain : Fully-Restrained Partially-Restrained
Moment Connections
Fully-Restrained (FR) Connection Memiliki kemampuan menahan momen dengan mengabaikan rotasi yang terjadi pada sambungan Sudut antar elemen yang disambung tetap
Partially-Restrained (PR) Connection Memiliki kemampuan menahan momen dengan memperhitungkan rotasi yang terjadi pada sambungan Sudut antar elemen yang disambung dapat berubah
FR Connections
Bolted Extended End-Plate Connection Pelat penutup di-las pada ujung balok dan kemudian di-bautkan pada kolom dengan baut mutu tinggi.
Welded Flange Connection Balok disambungkan langsung ke kolom dengan di-las menyeluruh pada flens atas dan bawah balok. Sambungan geser pada web balok digunakan hanya untuk menahan gaya geser vertikal.
Common PR Connections
PR Moment Connection – Wind Only
Top and Bottom Angle with Shear End Plate Connection
Sambungan baja siku ganda hanya untuk transfer gaya geser vertikal sedangkan pelat pada flens atas dan bawah balok untuk menahan momen pengaruh beban angin saja.
Baja siku disambungkan (baut atau las) pada flens atas dan bawah balok ke kolom.
Perlu diketahui bahwa ukuran pelat relatif kecil dibandingkan dengan flens balok
Pelat penutup pada ujung web balok berfungsi untuk memindahkan gaya geser vertikal.
Rigid Frames
•
Rigid frame dengan memanfaatkan momen sambungan, sangat cocok untuk bangunan dengan type khusus dimana diagonal bracing akan menggangu desain arsitektur bangunan tersebut.
•
Biaya konstruksinya lebih tinggi pada bangunan Rigid frame
(AISC 2002)
Braced Frames and Rigid Frames
BRACED FRAME
Organizational Overview Introduction and broad goals of each organization Any changes Organization chart might be effective here
Top Issues Facing Company Address any high profile issues
Braced Frames
•
Pengaku diagonal dengan konfigurasi bentuk segitiga membuat portal bangunan baja lebih stabil
•
Braced frames akan ekonomis untuk menahan beban angin pada bangunan bertingkat.
•
Struktur seperti gambar diatas dibuat dengan kombinasi braced frame dan rigid frame dimana dapat diambil keuntungan dari kedua tipe tersebut.
Temporary Bracing
• Selama pemasangan portal baja diharuskan memakai temporary bracing. Hal ini untuk menjaga stabilitas lateral sementara struktur. • Temporary bracing ditempatkan sebelum pekerjaan pemasangan batang diagonal pada struktur
Temporary Bracing
•
Pada braced frame, temporary bracing akan dilepas setelah seluruh baut pada sistem pengaku permanen selesai dipasang pada tempatnya.
•
Sedangkan pada rigid frame, temporary bracing dilepas setelah seluruh penyambungan baut sudah lengkap.
Concentric Braced Frames
• • • •
Pengaku dikatakan konsentris jika garis gaya pada batang pengaku berpotongan. Beberapa portal pengaku konsentris yang sering digunakan pada bangunan : (a) X-brace (b) Chevron brace (c.) Single diagonal Tipe pengaku yang banyak digunakan pada bangunan adalah X-bracing. Konfigurasi Pengaku harus dipasang pada bagian bangunan yang bebas dilewati garis pengaku tersebut.
X Bracing X Bracing
Roof
Floor
Floor
1st Floor
Typical floor plan with X bracing
X-braced building elevation
• Batang diagonal pada X-bracing menahan gaya tarik dan gaya tekan seperti pada sebuah konstruksi rangka. • Penempatan X-bracing pada bangunan bertingkat harus konsisten sepanjang garis kolom.
X Bracing
• • •
Sambungan pada pengaku-X diletakkan pada joint balok-kolom Sambungan tersebut membutuhkan pelat buhul yang cukup lebar pada joint balok-kolom. Pembatasan ruang akibat sambungan tersebut dapat mempengaruhi penempatan sistem plumbing dan mekanikal serta assesoris lainnya (AISC 2002)
Chevron Bracing Chevron Bracing
Roof
Floor
Floor
1st Floor
Typical floor plan with Chevron bracing
Chevron “V” “K” Elevation with several bracing configurations
• Elemen yang digunakan pada Chevron bracing direncanakan dapat menahan gaya tarik dan tekan. • Chevron bracing dipasang pada jalur pengaku struktur.
Chevron Bracing
• • • •
Elemen Chevron bracing memakai dua tipe sambungan (pelat buhul dan las). Pada sambungan antar lantai digunakan pelat buhul seperti pada sambungan X-bracing Bagian atas bracing disambungkan ke balok/girder dan terpusat pada beberapa titik. Jika digunakan pelat buhul, harus mempertimbangkan penempatan sistem plumbing dan mekanikal yang akan dilewati pada daerah tersebut
Eccentrically Braced Frames
•
Portal dengan pengaku eksentris terlihat mirip dengan portal diberi pengaku Chevron
•
Digunakan konfigurasi pengaku yang mirip berbentuk V (AISC 2002)
yang
Eccentrically Braced Frames Stiffeners Link Balok or Girder Pelat buhul Eccentric Brace
Eccentric brace with typical brace to beam connection
(Adapted from AISC 2002)
•
Eccentric bracing biasanya digunakan pada daerah gempa dan harus ditempatkan pada jalur pengaku struktur
•
Perbedaan antara Chevron bracing dan Eccentric bracing adalah pada elemen pengaku pada sambungan buhul atas. Pada eccentric bracing, sambungan batang pengakunya dipisah pada balok/girder dititik yang berbeda
•
Bagian balok/girder or “link” antara batang pengaku akan menyerap energi gempa melalui deformasi plastis yang terbentuk. (AISC 2002)
Eccentrically Braced Frames
(EERC 1997) Eccentric single diagonals may also be used to brace a frame
Combination Frames
Chevron braced
Moment resisting
Moment frame Bracing Combination Frame
• Defleksi braced frame seperti pada balok kantilever yang menahan momen yang secara konsisten bertambah dari bawah ke atas
• Defleksi akan berkurang jika memakai kombinasi dua sistem pengaku seperti gambar dibagian kiri atas.
Combination Frames
O = Combined Frames X = Chevron or “K” Bracing = Moment Resisting
(AISC 1991)
Gambar diatas menjelaskan defleksi dari portal yang menerima beban angin yang sama dan ditahan masing-masing oleh ; momen resisting frame, braced frame dan kombinasi keduanya
