Analisis Sambungan Kolom baja Dengan Pon
1
ANALISIS
SAMBUNGAN KOLOM BAJA DENGAN PONDASI BETON
YANG MENERIMA BEBAN AXIAL, GESER, DAN MOMEN
Analysis of Steel Column Ekstension with Concrete Foundation
Accepting Axially, Shear, and Mommen Load
SKRIPSI
Disusun untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar sarjana
Teknik Sipil pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Disusun oleh :
RYAN RIZALDI OEMAR
NIM I 1107534
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2010
2
ABSTRAK
Ryan Rizaldi Oemar, 2010, Analisis Sambungan Kolom Baja Dengan Pondasi
Beton Yang Menerima Beban Axial, Geser, dan Momen, Skripsi, Jurusan Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Pelat dasar ( baseplate ) adalah salah satu bagian terpenting pada struktur baja,
namun perancangan pelat dasar tidak terlalu menjadi perhatian oleh seorang
konsultan perencana. Hal ini mengakibatkan mahalnya pelat dasar itu sendiri, sulit
pada saat pembuatannya dan resiko tidak stabilnya kolom baja pada saat pemasangan
kolom baja tersebut dengan pondasi beton. Pelat dasar merupakan pelat baja yang
berperan sebagai penghubung antara struktur atas dan struktur bawah dan berfungsi
untuk memancarkan beban dari kolom menuju struktur di bawahnya. Tujuan analisa
ini adalah untuk merencanakan konstruksi struktur baja gedung yang kokoh dan
mengurangi resiko bencana terjadinya keruntuhan pada struktur baja gedung
bertingkat tinggi. Penggunaan baseplate atau pelat dasar pada struktur baja gedung
akan meningkatkan kekuatan pada struktur tersebut. Dengan catatan dari semua aspek
perhitungan maupun kontrol yang kiranya mendukung suatu struktur tersebut tercapai
situasi dan kondisi yang aman.
Perancangan baseplate melibatkan gaya vertikal, momen dan geser, maka dari itu
diperlukan perhitungan dimensi baseplate untuk menahan gaya-gaya tersebut.
Umumnya, ukuran baseplate ditentukan dengan melihat batas kekakuan beton pada
pondasi saat hancur karena terbebani oleh beban diatasnya dan ketebalan baseplate
ditentukan dengan melihat batas plastis yang disebabkan oleh bengkoknya bagian
kritis pada plat tersebut. Perancangan baseplate meliputi dua langkah utama yaitu,
menentukan panjang, lebar pelat dan menetukan ketebalan pelat. Baseplate dengan
kolom baja harus terikat atau menjadi satu kesatuan. Oleh karena itu perlu dilakukan
perencanaan suatu alat sambung yang berfungsi untuk menyatukan kolom dengan
pelat dasar tersebut. Dalam hal ini alat sambung berupa las yang digunakan dengan
alasan, karena las dapat meleburkan antara logam dengan logam sehingga menjadi
satu material.
Berdasarkan hasil analisa tersebut dapat disimpulkan : Kolom baja yang menerima
beban vertikal dan momen dapat mempengaruhi dimensi dan ketebalan dari
baseplate. Terutama saat kolom baja menerima beban momen yang bertambah besar
dan beban vertikal yang bernilai konstan.
Kata kunci : beban verikal, geser, dan momen, kolom baja
3
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN..................................................................
iii
MOTTO ....................................................................................................
iv
PERSEMBAHAN ....................................................................................
v
ABSTRAK ................................................................................................
vi
PENGANTAR ..........................................................................................
vii
DAFTAR ISI.............................................................................................
viii
DAFTAR TABEL ....................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR................................................................................
xi
BAB 1 PENDAHULUAN ........................................................................
1
1.1 Latar Belakang Masalah.......................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................
1
1.3 Batasan Masalah ..................................................................................
2
1.4 Tujuan Perencanaan .............................................................................
2
1.5 Manfaat ................................................................................................
2
BAB 2 LANDASAN TEORI ...................................................................
3
2.1 Konstruksi Baseplate ...........................................................................
3
2.2 Baseplate Dengan Beban Vertikal .......................................................
4
2.3 Baseplate Dengan Beban Vertikal dan Momen...................................
6
2.3.1 Perhitungan Eksentrisitas Kecil ........................................................
6
2.3.2 Perhitungan Eksentrisitas Besar........................................................
8
2.4 Desain Tambahan Untuk Perhitungan Eksentrisitas Besar..................
9
2.5 Sambungan Las ....................................................................................
10
2.5.1 Tipe-tipe Las .....................................................................................
11
2.5.2 Kapasitas Geser Las ..........................................................................
12
2.6 Sambungan Baut ..................................................................................
12
4
2.6.1 Tahanan Nominal Baut .....................................................................
13
2.7 Beton ....................................................................................................
15
BAB 3 METODE PENELITIAN............................................................
16
3.1 Metode Penelitian ................................................................................
16
3.2 Prosedur Perencanaan ..........................................................................
17
3.3 Pengumpulan Data ...............................................................................
19
BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN .............................................
20
4.1 Analisis ................................................................................................
20
4.2 Kriteria Perencanaan ............................................................................
20
4.3 Perencanaan Baseplate.........................................................................
21
4.3 Hasil Analisis .......................................................................................
29
4.4 Pembahasan..........................................................................................
33
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN....................................................
34
5.1 Kesimpulan ..........................................................................................
34
5.2 Saran ....................................................................................................
35
DAFTAR PUSTAKA...............................................................................
36
5
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah
Bangunan bertingkat merupakan alternatif terbaik untuk memenuhi kebutuhan akan
ruang yang terus meningkat. Bangunan bertingkat harus memperhatikan faktor alam,
faktor struktur, keamanan dan kenyamanan penghuninya. Struktur bangunan gedung
terdiri dari komponen-komponen di atas tanah dan komponen-komponen di bawah
tanah yang direncanakan sedemikian rupa sehingga dapat menyalurkan beban ke
tanah dasar. Untuk menahan beban yang besar maka diperlukan bangunan yang kuat
dan aman.
Struktur yang kuat biasanya memiliki dimensi yang besar tetapi tidak ekonomis jika
diterapkan pada bangunan bertingkat. Perhitungan dimensi biasanya didasarkan pada
kolom atau balok struktur yang menanggung beban paling besar.
Penggunaan baseplate atau pelat dasar pada struktur gedung akan meningkatkan
kekuatan pada struktur tersebut. Dengan catatan dari semua aspek perhitungan
maupun kontrol yang kiranya mendukung suatu struktur tersebut tercapai situasi dan
kondisi yang aman.
1.2.
Rumusan Masalah
Untuk mengetahui lebih jauh baseplate ini, maka rumusan masalah difokuskan pada
bagaimana merencanakan dimensi dan mengontrol kekuatan dari baseplate tersebut
agar dapat memikul beban yang disalurkan dari struktur di atasnya.
6
1.3.
Batasan Masalah
Perencanaan Baseplate Pada Struktur Baja Gedung menyangkut beberapa faktor,
maka untuk mendapatkan analisis yang jelas dan terfokus perlu dibuat
penyederhanaan dan pembatasan masalah sebagai berikut :
1. Penelitian berupa perencanaan baseplate pada hubungan antara kolom baja
dengan pondasi beton.
2. Kolom menggunakan baja WF – AISC dengan mutu baja A36.
3. Las sudut (fillet) sebagai penyambung antara kolom baja dengan baseplate.
4. Beban yang bekerja pada baseplate adalah beban vertikal dan momen.
5. Pondasi dari beton.
1.4.
Tujuan Perencanaan
Analisis ini mempunyai tujuan untuk mengetahui dimensi dan kekuatan dari
baseplate pada hubungan antara kolom baja dan pondasi beton.
1.5.
Manfaat
1.5.1. Manfaat Teoritis
Penambahan ilmu pengetahuan dibidang teknik sipil khususnya dalam perencanaan
baseplate pada portal struktur baja gedung delapan lantai.
1.5.2. Manfaat Praktis
Mengetahui dimensi dan kekuatan dari hubungan antara portal struktur baja dengan
bangunan di bawahnya.
7
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1. Konstruksi Baseplate ( Pelat Dasar )
Pelat dasar ( baseplate ) adalah salah satu bagian terpenting pada struktur baja,
namun perancangan pelat dasar tidak terlalu menjadi perhatian oleh seorang
konsultan perencana. Hal ini mengakibatkan mahalnya pelat dasar itu sendiri, sulit
pada saat pembuatannya dan resiko tidak stabilnya kolom baja pada saat pemasangan
kolom baja tersebut dengan pondasi beton. Pelat dasar merupakan pelat baja yang
berperan sebagai penghubung antara struktur atas dan struktur bawah dan berfungsi
untuk memancarkan beban dari kolom menuju struktur di bawahnya. Perancangan
baseplate meliputi dua langkah utama sebagai berikut :
1. Menentukan ukuran panjang dan lebar baseplate.
2. Menentukan ketebalan baseplate.
Perancangan baseplate melibatkan gaya vertikal, momen dan geser, maka dari itu
diperlukan perhitungan dimensi baseplate untuk menahan gaya-gaya tersebut.
Umumnya, ukuran baseplate ditentukan dengan melihat batas kekakuan beton pada
pondasi saat hancur karena terbebani oleh beban diatasnya dan ketebalan baseplate
ditentukan dengan melihat batas plastis yang disebabkan oleh bengkoknya bagian
kritis pada plat tersebut.
Baseplate dengan kolom baja harus terikat atau menjadi satu kesatuan. Oleh karena
itu perlu dilakukan perencanaan suatu alat sambung yang berfungsi untuk
menyatukan kolom dengan pelat dasar tersebut. Dalam hal ini alat sambung berupa
las yang digunakan dengan alasan, karena las dapat meleburkan antara logam dengan
logam sehingga menjadi satu material.
8
2.2. Baseplate Dengan Beban Vertikal
Gambar. 2.1. Distribusi Gaya Tekan Pelat
Perencanaan Baseplate dengan beban vertikal diasumsikan bahwa beban vertikal
adalah beban terpusat pada pelat yang selanjutnya menjadi beban terbagi rata untuk
struktur di dibawahnya, rasio gaya tekan (Fp) yang diijinkan sebagai berikut:
Fp = 0.85ϕ c f `c
A2
(ksi)
A1
( 2.1 )
Dengan :
f`c = Mutu beton (ksi)
A1 = Luas baseplate (in2)
A2 = Luas beton dasar (bantalan) (in2)
ϕ c = Faktor resistensi pada beton, 0.6
Untuk menentukan luasan pelat ( A1 ), didasarkan pada sifat-sifat dari pondasi yang
menahan dasar kolom baja tersebut, yaitu :
A1 =
Pu
(in2)
1.7ϕ c f `c
( 2.2 )
9
Dengan :
Pu = Beban vertikal (kip)
ϕ c = Faktor resistensi beton, 0.6
f`c = Mutu beton (ksi)
Untuk menentukan dimensi pelat ( B dan N ) dilihat dari batasan kritis pada pelat itu
sendiri, yaitu :
Gambar. 2.2. Batasan Kritis Pelat
N=
A1 + ∆ (in)
( 2.3 )
Dengan :
N = Panjang pelat (in)
A1 = Luasan pelat (in2)
∆ = 0.5 ( 0.95d – 0.8bf ) (in)
B=
A1
(in)
N
Dengan :
B = Lebar pelat (in)
A1 = Luasan pelat (in2)
( 2.4 )
10
Ketebalan pelat ( tp ) didasarkan dari besaran nilai (n) yang dilihat pada gambar 2.2.
di atas, untuk menentukan ketebalan pelat adalah :
tp = n
2.P
(in)
0.9 Fy.B.N
( 2.5 )
Dengan :
tp = Tebal pelat (in)
n
=
B − 0.8bf
(in)
2
Fy = Mutu baja (ksi)
2.3. Baseplate Dengan Beban Vertikal dan Momen
Terdapat dua metode perencanaan untuk menentukan dimensi baseplate yang
terbebani oleh gaya axial dan momen, yaitu :
1. Perhitungan untuk eksentrisitas (e) kecil.
2. Perhitungan untuk eksentrisitas (e) besar.
2.3.1. Perhitungan Eksentrisitas (e) Kecil
Gambar. 2.3. Eksentrisitas Beban (Eksentrisitas Kecil)
Jika nilai eksentrisitas (e) sama atau lebih kecil dari N/6, distribusi gaya tekan terjadi
di seluruh permukaan baseplate, seperti yang terlihat pada gambar 2.3. Gaya f1,2
dapat dihitung sebagai berikut :
11
f1, 2 =
P
M .c
±
(ksi)
B.N
I
( 2.6 )
Dengan :
B,N= dimensi baseplate (in)
c
= N/2 (in)
I
= momen inersia, B x N3 / 12 (in4)
Berdasarkan LRFD (Load & Resistance Factor Design), gaya tekan maksimum (f1)
tidak boleh melebihi gaya tekan yang diizinkan (Fp) dan saat eksentrisitas (e) = N/6,
f2 = 0. Metode yang berlaku adalah metode elastis.
a
Gambar. 2.4. Eksentrisitas Beban (Eksentrisitas Sedang)
Jika nilai eksentrisitas (e) diantara N/6 dan N/2, distribusi gaya tekan terjadi hanya
pada sebagian baseplate, seperti yang terlihat pada gambar 2.4. Agar seimbang,
distribusi gaya tekan harus sama dengan beban vertikal dan berada pada jarak e titik
tengah dari baseplate. Gaya maksimum f1 dihitung sebagai berikut :
f1 =
2P
(ksi)
a.B
Dengan :
a
= Panjang tegangan yang terjadi, 3 (N/2 - e) (in2)
( 2.7 )
12
2.3.2. Perhitungan Eksentrisitas (e) Besar
a
Gambar. 2.5. Eksentrisitas Beban (Eksentrisitas Besar)
Saat terjadi eksentrisitas (e) yang besar, maka disarankan menggunakan jangkar
(anchor bolt) untuk meredam peregangan komponen pada saat beban momen bekerja.
Hal ini diperlihatkan pada gambar 2.3. Untuk menentukan panjang distribusi
tegangan (a) sebagai berikut :
f p .B
(P.a`+ M )
f `± f `2 −4
6
(in)
a=
f p .B
3
Dengan :
N
a` = Jarak dari jangkar dan titik tengah kolom, N `− (in)
2
f ` = f `=
f p .B.N `
2
(ksi)
Fp = Gaya tekan ijin (ksi)
P = Gaya vertikal (kip)
M = Gaya momen (kip)
( 2.8 )
13
2.4. Desain Tambahan Untuk Perhitungan Eksentrisitas Besar
Saat pelat dasar menerima beban vertikal dan beban momen yang cenderung besar,
terjadi eksentrisitas yang besar pula. Keadaan ini berakibat tidak seimbangnya pelat
dasar yang selanjutnya dapat menyulitkan pengerjaan terutama pada saat awal
konstruksi berlangsung. Untuk itu, diperlukan pengikat antara pelat dasar dan pondasi
agar dapat menahan gaya guling yang terjadi. Pengikat yang dimaksud adalah anchor
bolt (baut angkur).
Maitra (1978) telah mengembangkan suatu solusi grafis untuk kasus pelat dasar yang
memiliki beban eksentris yang besar. Grafik yang dimaksud adalah sebagai berikut :
(M + P. A`)
β =
2
Fp.B.N `
Gambar. 2.6. Desain Tambahan Untuk Baseplate Dengan Beban Vertikal dan Momen
Untuk menentukan resultan gaya (T) dari ankur (anchor bolt), dapat dihitung sebagai
berikut :
(M + P. A`)
T =
− P (kip)
α .N `
Dengan :
α = Koefisien jarak angkur dari pusat distribusi beban
( 2.9 )
14
Untuk menentukan panjang baut angkur yang dibutuhkan, didasarkan pada luas
permukaan pelat dan kapasitas baut angkur itu sendiri. Rumus yang digunakan adalah
sebagai berikut :
L=
Apsf
3.14
( 2.10 )
(in)
Dengan :
Apsf= Luas permukaan pelat,
T
4.ϕ t . f `c
(in2)
Dimensi baseplate (B dan N) ditentukan dengan cara trial and error (coba-coba),
untuk menentukan ketebalan dari baseplate (tp) adalah sebagai berikut :
tp = n
P + ( P.e)
(in)
0.9 Fy.N
( 2.11 )
Dengan :
n
=
B − 0.8bf
(in)
2
Fy = Mutu baja (ksi)
e
=
M
(in)
P
2.5. Sambungan Las
Pengelasan merupakan proses penggabungan material-material logam dengan
pemanasan sampai ke temperatur yang sesuai sedemikian rupa sehingga bahan-bahan
tersebut melebur menjadi satu material.
15
2.5.1. Tipe-tipe Las
Ada empat tipe pengelasan yaitu, groove, fillet, slot, dan plug. Masing-masing tipe
las memiliki kelebihannya sendiri yang menentukan rentang penggunaannya. Secara
kasar, keempat tipe tersebut mewakili presentasi konstruksi las berikut ini : las
groove ( las tumpul) 15%, fillet ( las sudut) 80%, sisanya terbagi-bagi untuk slot dan
plug. Oleh karena itu penulis memilih las sudut sebagai penyambung antara kolom
baja dengan baseplate.
Las Groove
Las slot
Las Fillet
Las plug
Gambar. 2.7. Jenis-jenis Sambungan Las
1. Las Groove
Las ini dipakai untuk menyambung batang-batang sebidang, karena las ini harus
menyalurkan beban yang bekerja secara penuh, maka las ini harus memiliki kekuatan
yang sama dengan batang yang disambungnya.
2. Las Fillet
Tipe las ini paling banyak dijumpai dibandingkan tipe las yang lain, 80% sambungan
las menggunakan tipe las sudut. Tidak memerlukan presisi yang tinggi dalam
pengerjaannya.
16
3. Las Slot dan Plug
Jenis las ini biasanya digunakan bersama-sama las fillet. Manfaat utamanya
adalahmenyalurkan gaya geser pada smbungan lewatan bila ukuran panjang las
terbatas oleh panjang yang tersedia untuk las sudut.
2.5.2. Kapasitas Geser Las
Dalam beberapa kasus, batang menerima gaya geser pada sambungan las. Kapasitas
gesernya memenuhi persamaah sebagai berikut :
Vn
( 2.12 )
= Alas . Fexx (kip)
Dengan :
Alas = Luas efektif las (in2)
Fexx = Kelas kuat las baja (ksi)
2.6. Sambungan Baut
Gambar. 2.8. Sambungan Baut
Setiap struktur baja merupakan gabungan dari beberapa komponen batang yang
disatukan dengan alat pengencang. Salah satu alat pengencang disamping las yang
cukup popular adalah baut terutama baut mutu tinggi. Baut mutu tinggi menggeser
penggunaan paku keeling sebagai alat pengencang karena beberapa kelebihan yang
17
dimilikinya dibandingkan paku keeling, seperti jumlah tenaga kerja yang lebih
sedikit, kemampuan menerima gaya yang lebih besar, dan secara keseluruhan dapat
menghemat biaya konstruksi.
Dalam pemasangan baut mutu tinggi memerlukan gaya tarik awal yang cukup yang
diperoleh dari pengencangan awal. Gaya ini akan memberikan friksi sehingga cukup
kuat untuk memikul beban yang bekerja. Gaya ini dinamakan proof load. Proof load
diperoleh dengan mengalikan luas daerah tegangan tarik (As) dengan kuat leleh.
π
2
0.9743
(mm2)
As = d b −
4
n
( 2.13 )
Dengan :
db = diameter nominal baut
n = jumlah ulir per mm
2.6.1. Tahanan Nominal Baut
Suatu baut yang memikul beban terfaktor, Ru, sesuai persyaratan LRFD harus
memenuhi :
Ru ≤ φRn
( 2.14 )
Dengan Rn adalah tahanan nominal baut sedangkan φ faktor reduksi yang diambil
sebesar 0.75. Besarnya Rn berbeda-beda untung masing-masing tipe sambungan.
1. Tahanan Geser Baut
Tahanan nominal satu buah baut yang memikul gaya geser memenuhi persamaan :
Rn = m.r1.fub.Ab
( 2.15 )
18
Dengan :
r1 = 0.5 untuk baut tanpa ulir pada bidang geser
r1 = 0.4 untuk baut dengan ulir pada bidang geser
fub= kuat tarik baut (ksi)
Ab= Luas bruto penampang baut
m = jumlah bidang geser
2. Tahanan Tarik Baut
Baut yang memikul gaya tarik tahanan nominalnya dihitung menurut :
Rn = 0.75fub.Ab
( 2.16 )
Dengan :
fub= kuat tarik baut (ksi)
Ab= Luas bruto penampang baut
3. Tahanan Tumpu Baut
Tahanan tumpu nominal tergantung kondisi yang terlemah dari baut atau komponen
pelat yang disambung. Besarnya dihitung sebagai berikut :
Rn = 2.4db.tp.fu
Dengan :
fu = kuat tarik putus terendah dari baut (ksi)
db= Diameter baut pada daerah tak berulir
tp = Tebal pelat
( 2.17 )
19
2.7. Beton
Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah atau agregatagregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat dari semen
dan air membentuk suatu massa mirip batuan. Terkadang, satu atau lebih bahan aditif
ditambahkan untuk menghasilkanbeton dengan karakteristik tertentu, seperti
kemudahan pengerjaan, durabilitas, dan waktu pengerasan.
Seperti substansi-substansi mirip batuan lainnya, beton memiliki kuat tekan yang
tinggi dan kuat tarik yang sangat rendah. Karena beton mempunyai kuat tekan yang
sangat tinggi, maka dalam analisis ini pondasi yang digunakan terbuat dari beton
yang selanjutnya dapat menahan gaya tekan yang diterima dari kolom baja melalui
penyebaran beban dari baseplate.
20
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1.
Metode Penelitian
Metode penelitian adalah langkah-langkah atau cara-cara penelitian suatu masalah,
kasus, gejala, atau fenomena dengan jalan ilmiah untuk menghasilkan jawaban yang
rasional. Metode penelitian digunakan sebagai dasar akan langkah-langkah berurutan
yang didasarkan pada tujuan penelitian dan menjadi suatu perangkat yang digunakan
untuk menarik kesimpulan, sehingga dapat diperoleh penyelesaian yang diharapkan
untuk mencapai keberhasilan penelitian. Metode yang digunakan dalam skripsi ini
diambil dari literatur atau referensi yang sudah ada. Perhitungan dilakukan secara
manual dengan menggunakan program Microsoft excell agar mempermudah
perhitungan.
Kasus yang dianalisa dalam skripsi ini berupa analisa kasus penghubung antara
struktur atas dan struktur bawah yang dibuat tanpa pembuatan sampel secara nyata
(tidak dilakukan eksperimen laboratorium). Peninjauan kasus dimulai dari
menentukan sambungan antara kolom baja dengan baseplate dimana sambungan las
yang dipilih, selanjutnya menetukan beban yang diterima kolom baja kemudian
menetukan ukuran dan ketebalan dari baseplate.
21
3.2.
Prosedur Perencanaan
M
Gambar 3.1. Model Struktur Baeseplate (Pelat Dasar)
Langkah-langkah dalam merencanakan ukuran dan dimensi baseplate bertujuan
untuk menganalisa kekuatan sambungan kolom baja yang menerima beban vertikal
dan momen dengan pondasi beton. Untuk lebih jelas langkah-langkah prosedur
perencanaan baseplate ditampilkan dalam diagram alir pada gambar 3.1. sebagai
berikut :
22
Menentukan Beban Pu ; Mu
Menentukan Gaya tekan (f1,2)
Dimensi pelat (N x B)
Kontrol tegangan dasar
Tidak memenuhi
Memenuhi
Ketebalan pelat (tp)
Tidak memenuhi
Memenuhi
Kapasitas jangkar (T)
Panjang jangkar (L)
Tidak memenuhi
Memenuhi
Gambar 3.2. Diagram Alir Perencanaan Baseplate Beban Vertikal dan momen
23
3.3.
Pengumpulan Data
Untuk mempermudah dalam analisa, diperlukan data-data pendukung dalam
perencanaan baseplate ini. Data-data yang diperlukan yaitu beban vertikal (P) dan
momen (M) yang diterima kolom. Ditentukan masing-masing sepuluh beban “P” dan
sepuluh beban “M”, menggunakan bantuan program Microsoft Excel agar dapat
mengetahui dan menyimpulkan bahwa parameter apa saja yang mempengaruhi
dimensi dan ketebalan dari baseplate tersebut pada saat “P” konstan, “M” konstan
atau hanya menerima beban “P” saja.
24
BAB 4
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1.
Analisis
Pada tahap ini, model struktur kolom diberi gaya-gaya vertikal dan momen. Gayagaya tersebut digunakan dalam perancangan baseplate serta untuk menarik
kesimpulan bahwa parameter apa saja yang mempengaruhi perancangan baseplate
saat menganalisa dimensi dan ketebalan dari baseplate.
4.2.
Kriteria Perencanaan
Spesifikasi model struktur dalam analisis ini sebagai berikut :
a. Mutu baja BJ 36
Fy = 36 ksi = 248,22 Mpa
b. Mutu beton ( f `c )
f `c = 3 ksi = 20,69 Mpa
c. Kolom baja profil W 8 x 31
d. Las memakai E70
FEXX = 70 ksi
e. Tebal Las ditentukan = 5.2 mm = 0.197 in
25
4.3.
Perencanaan Baseplate
1. Perencanaan Las Untuk Menyambung Kolom Baja Dengan Baseplate
Kapasitas geser las (Vn)
Vn = Alas . Fexx
Ln
Lb
Ln Lb
Lb Ln
bf = 7.995 in
d = 8 in
Gambar 4.1.Pengelasan
Ln1 = bf – 2t
= 7,995 – (2 x 0,197)
= 7.601 in
Ln2 = d – 2t
= 8 – (2 x 0,197)
= 7,606 in
Ln3 = (½ bf – ½ tf ) – 2t
= 3,855 – (2 x 0,197)
= 3,461 in
Alas = t . Ln
= (2 x 0,197 x 7,601) + (2 x 0,197 x 7,606) + (4 x 0,197 x 3,461)
26
Alas = 8,72 in2
Vn = Alas . Fexx
= 8,72 x 70
= 610,3 kip
φVn= 0,75 x 610,3
= 457,7 kip
Kapasitas geser las harus lebih besar dari kapasitas geser yang terjadi, untuk
menentukan kapasitas geser yang terjadi adalah sebagai berikut :
Vu =
=
M + 1 / 2M
h
M = 2800 kip.in
2800 + 1400
177,2
h = 177.2 in
= 23,7 kip
1
2
M = 1400 kip.in
Kontrol kapasitas geser antara kapasitas geser las dan kapasitas geser yang terjadi :
φVn ≥ Vu
457,7 ≥ 23,7 kip ( memenuhi )
2. Contoh Perencanaan Baseplate Dengan Beban Vertikal
Ditentukan bahwa kolom baja menerima beban vertikal sebesar 60 kip
P
= 60
kip
= 27,24 Mpa
Untuk menentukan luasan dari baseplate didasari dari beton pada bantalan yang
menjadi tumpuan baseplate itu sendiri, maka :
A1 =
P
1,7ϕ c f `c
27
=
60
1.7 x0.6 x3
= 19,6 in2 = 497,84 mm2
A1 = Luasan pelat
Perhitungan dimensi pelat ( N x B )
∆ = 0,5 [( 0,95d ) – ( 0,8bf )]
= 0,5 [( 0,95 x 8 ) – ( 0,8 x 7,995 ) ]
= 0,602 in = 15,291 mm
N =
A1 + ∆
= 19,6 + 0,602
= 5,03 in = 127,762 mm
B =
=
A1
N
19,6
5,03
= 3,9 in = 99,06 mm
karena dimensi yang diperoleh tidak sesuai dari dimensi kolom, maka dimensi
baseplate disesuaikan menjadi :
N = 18 in = 457,2 mm
B = 18 in = 457,2 mm
N = 18 in
45°
m
0.95d
B = 18 in
m
n
0.8 bf
n
Gambar 4.2. Bagian kritis pada Baseplate
28
Perhitungan ketebalan pelat ( tp ), ditentukan dari besarnya nilai (m) yang terlihat
pada gambar 4.2. di atas, ketebalan pelat dihitung sebagai berikut :
tp = m
2.P
0.9 FyBN
= 5,802
2 x60
0,9 x36 x18 x18
= 0,62 in = 15,748 mm
P
W 8 x 31
tp = 15,748 mm
N = 457,2 mm
Gambar 4.3. Tebal Baseplate
Tabel 4.1. Interaksi (P) dengan tebal pelat (tp)
NO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Fy
F`c
Bf
=
=
=
Pu
Kip
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
Mu
Kip-in
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
A1
2
In
19.61
22.88
26.14
29.41
32.68
35.95
39.22
42.48
45.75
49.02
36
3
7.995
ksi
ksi
in
B
in
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
N
in
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
n
in
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
tp
in
0.6203
0.6700
0.7163
0.7597
0.8008
0.8399
0.8773
0.9131
0.9476
0.9808
29
Diagram Interaksi P - tp
2
tp
tp 1
0
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
P
Gambar 4.4.Diagram Interaksi P – tp
3. Contoh Perencanaan Baseplate Dengan Beban Vertikal dan Momen
Ditentukan bahwa kolom baja menerima beban vertikal dan momen sebagai berikut :
P
= 60
M
= 500 kip-in
kip
= 27,24
Ton
= 5765,8
Ton-mm
Direncanakan pelat dengan dimensi 18 x 18 in ( 457,2 x 457,2 mm )
Perhitungan gaya tekan ijin ( Fp )
A
Fp = 0.85ϕ c f `c
A1
= 0,85 x0,6 x3 1 = 1,53ksi = 10,549 Mpa
N = 18 in
45°
n
0,8 bf bf = 7.995 in
n
B = 18 in
d = 8 in
m
0,95 d
m
Gambar 4.5. Bagian kritis pada Baseplate
30
Perhitungan panjang distribusi tegangan ( a )
f ` = (Fp.B.N`) / 2
= ( 10,549 x 457,2 x 384,704 ) / 2
= 961812,94 Mpa
f p .B
(P.a`+ M )
f `± f `2 −4
6
a=
f p .B
3
10,549 x 457,2
961812,94 − 961812,94 2 − 4
(27,24 x170,23 + 5765,8)
6
= 120,24mm
=
10,549 x 457,2
3
Perhitungan ketebalan pelat (tp)
P + ( P.e)
0.9 FyN
tp = n
e=
=
M
P
5765,8
27,24
= 211,67 in
tp = 147,32
27,24 + (27,24 x 211,67)
0.9 x 248,22 x 457,2
= 35,09 mm
31
P
M
W 8 x 31
a` = 170,22 mm
tp = 35,09 mm
Fp = 10,549 mm
a
N` = 398,83 mm
N = 457,2 mm
Gambar 4.6. Tebal Baseplate
Perhitungan kapasitas jangkar ( T )
(M + P.a `)
T =
−P
α .N `
Gambar. 4.7. Desain Tambahan Untuk Baseplate Dengan Beban Vertikal dan Momen
32
Dengan bantuan grafik di atas diperoleh α = 0.9, maka kapasitas angkur (T) :
(M + P.a`)
T =
−P
α .N `
(500 + 60 x6,7022)
T =
− 60
0,9 x15,7022
T = 3,84 kip
Untuk menentukan panjang baut angkur (L) yang dibutuhkan, didasarkan pada luas
permukaan pelat sebagai berikut :
Apsf=
Apsf=
L =
=
T
4.ϕ t . f `c
3,84 x1000
4 x0,75 x 3000
= 23,4in 2
A psf
3,14
23,4
3,14
= 2,7 in = 69,26 mm
P
M
W 8 x 31
tp = 35,09 mm
T = 3.84 kip
N` = 398,83 mm
N = 457,2 mm
Gambar 4.8 Kapasitas Angkur
L = 69,26 mm
33
4.4.
Hasil Analisis Menggunakan Program Microsoft Excell
1. Analisis Sambungan Kolom Baja dan Pondasi Beton Saat Beban Momen
Meningkat Dan Beban Axial Bernilai Konstan.
A.
Data Desain :
P
M
W 8 x 31
tp = 1.34 in
L = 3 in
Fp = 1.53 ksi
T = 3.84 kip
a
N` = 15.7022 in
N = 18 in
N = 18 in
45°
n
0,8 bf bf = 7.995 in
n
B = 18 in
d = 8 in
m
0,95 d
m
Fy
F`c
d
P
B
N
N`
a`
α
φt
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
36
3
8
60
18
18
16
7
0.9
0.8
ksi
ksi
in
kip
in
in
in
in
=
=
=
=
=
=
=
=
248.22
20.69
203.20
27.24
457.20
457.20
398.83
170.23
Mpa
Mpa
mm
Ton
mm
mm
mm
mm
34
B. Hasil Analisis
Tabel 4.2. Interaksi Momen (M) Dengan Panjang Distribusi Tegangan (a) dan Ketebalan Pelat (tp)
Mu
e
Fp
n
f`
a
tp
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ton-mm
5765.80
6918.96
8072.12
9225.28
10378.44
11531.60
12684.76
13837.92
14991.08
mm
211.67
254.00
296.33
338.67
381.00
423.33
465.67
508.00
550.33
Mpa
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
mm
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
Mpa
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
mm
120.24
135.49
151.26
167.61
184.60
202.32
220.87
240.38
261.02
mm
35.09
38.42
41.49
44.34
47.02
49.56
51.97
54.28
56.49
kip
3.84
458.06
539.66
621.26
702.86
784.46
866.06
947.66
1029.26
10
16144.24 592.67 10.55 147.32 961812.94
283.00
58.62
1110.86 6760.48 1178.58
NO
Apsf
L
in2
mm
23.35
69.26
2787.65 756.81
3284.25 821.46
3780.86 881.38
4277.46 937.48
4774.06 990.41
5270.67 1040.64
5767.27 1088.56
6263.87 1134.46
Grafik Interaksi Mom en Dengan Ketebalan Baseplate & Panjang Distribusi Tegangan
300
250
200
a
( a & tp ) 150
tp
100
50
0
5766
6919
8072
9225
10378
11532
12685
13838
Mom en
Gambar 4.9.Diagram Interaksi M – a & tp
14991
16144
35
2. Analisis Sambungan Kolom Baja dan Pondasi Beton Saat Beban Axial
Meningkat Dan Beban Momen Bernilai Konstan.
A.
Data Desain :
P
M
W 8 x 31
tp = 1.34 in
L = 3 in
Fp = 1.53 ksi
T = 3.84 kip
a
N` = 15.7022 in
N = 18 in
N = 18 in
45°
n
0,8 bf bf = 7.995 in
n
B = 18 in
d = 8 in
m
0,95 d
m
Fy
F`c
d
M
B
N
N`
a`
a
ft
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
36
3
8
500
18
18
16
7
0.9
0.8
ksi
ksi
in
kip
in
in
in
in
= 248.22 Mpa
=
20.69 Mpa
= 203.20 mm
= 5765.80 Ton
= 457.20 mm
= 457.20 mm
= 398.83 mm
= 170.23 mm
36
B. Hasil Analisis
Tabel 4.3. Interaksi Axial Dengan Panjang Distribusi Tegangan (a) dan Ketebalan Pelat (tp)
P
e
Fp
n
f`
a
tp
T
Apsf
L
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ton
27.24
31.78
36.32
40.86
45.40
49.94
54.48
59.02
63.56
mm
211.67
181.43
158.75
141.11
127.00
115.45
105.83
97.69
90.71
Mpa
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
mm
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
Mpa
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
mm
120.24
130.41
140.80
151.43
162.32
173.49
184.96
196.76
208.92
mm
35.09
35.10
35.11
35.13
35.14
35.15
35.17
35.18
35.19
kip
3.84
1.42
6.68
11.94
17.19
22.45
27.71
32.97
38.22
in2
23.35
8.65
40.65
72.64
104.64
136.63
168.63
200.63
232.62
mm
69.26
42.16
91.39
122.17
146.63
167.55
186.14
203.03
218.62
10
68.10
84.67
10.55 147.32 961812.94
221.47
35.21
43.48
264.62 233.17
NO
Grafik Interaksi Axial Dengan Ketebalan Baseplate & Panjang Distribusi Tegangan
250
200
a
150
( a & tp )
tp
100
50
0
27
32
36
41
45
50
54
59
Axial (P)
Gambar 4.10.Diagram Interaksi P – a & tp
64
68
37
4.5.
Pembahasan
Dari hasil analisis interaksi tabel di atas, dapat terlihat bahwa perubahan ketebalan
dan dimensi baseplate lebih signifikan saat kolom baja menerima beban momen yang
bertambah besar dan beban vertikal yang bernilai konstan.
38
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan
Berdasarkan analisis dan pembahasan mengenai analisa sambungan kolom baja yang
menerima beban vertikal dan momen dengan pondasi beton, maka diperoleh
kesimpulan sebagai berikut :
1. Saat beban vertikal bertambah dan beban momen bernilai konstan yang terjadi
adalah, nilai panjang distribusi tegangan (a) tidak mengalami perubahan yang
besar dibandingkan dengan saat kolom baja menerima beban vertikal yang
bernilai konstan dan beban momen yang bertambah besar.
2. Saat beban vertikal bertambah dan beban momen bernilai konstan yang terjadi
adalah, nilai tebal pelat (tp) tidak mengalami perubahan yang besar
dibandingkan dengan saat kolom baja menerima beban vertikal yang bernilai
konstan dan beban momen yang bertambah besar.
3. Saat beban momen bertambah dan beban vertikal bernilai konstan yang terjadi
adalah, nilai panjang distribusi tegangan (a) mengalami perubahan yang besar
dibandingkan dengan saat kolom baja menerima beban momen yang bernilai
konstan dan beban vertikal yang bertambah besar.
4. Saat beban momen bertambah dan beban vertikal bernilai konstan yang terjadi
adalah, nilai luas tegangan (tp) mengalami perubahan yang besar
dibandingkan dengan saat kolom baja menerima beban momen yang bernilai
konstan dan beban vertikal yang bertambah besar.
39
5.2.
Saran
Berdasarkan hasil analisa tentang sambungan kolom baja yang menerima beban
vertikal dan momen dengan pondasi beton, saran yang perlu dikembangkan dalam
analisa ini adalah :
1. Membutuhkan lebih banyak interaksi dalam penelitian ini.
2. Memerlukan uji laboratorium untuk membenarkan analisis ini.
40
DAFTAR PUSTAKA
C. Honeck William, Derek. 1999. Practical Desain and Detailing of Steel
Column Base Plates. Forell Elsesser Engineers, inc . America
C.MacCormac, Jack. 2001. Design Of Reinforced Concrete. Clemson
University. Clemson
Lui, E. M. 1999. Structural Steel Design. Syracuse University. Syracuse
Suryoatmono Bambamg. 2005. Analisis Komponen Struktur Baja Dengan AISCLRFD Teori. Unpar. Bandung
T. DeWolf, John. 2005. Design of Column Base Plate. America Institute
Of Steel Construction, inc. America
ANALISIS
SAMBUNGAN KOLOM BAJA DENGAN PONDASI BETON
YANG MENERIMA BEBAN AXIAL, GESER, DAN MOMEN
Analysis of Steel Column Ekstension with Concrete Foundation
Accepting Axially, Shear, and Mommen Load
SKRIPSI
Disusun untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar sarjana
Teknik Sipil pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Disusun oleh :
RYAN RIZALDI OEMAR
NIM I 1107534
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2010
2
ABSTRAK
Ryan Rizaldi Oemar, 2010, Analisis Sambungan Kolom Baja Dengan Pondasi
Beton Yang Menerima Beban Axial, Geser, dan Momen, Skripsi, Jurusan Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
Pelat dasar ( baseplate ) adalah salah satu bagian terpenting pada struktur baja,
namun perancangan pelat dasar tidak terlalu menjadi perhatian oleh seorang
konsultan perencana. Hal ini mengakibatkan mahalnya pelat dasar itu sendiri, sulit
pada saat pembuatannya dan resiko tidak stabilnya kolom baja pada saat pemasangan
kolom baja tersebut dengan pondasi beton. Pelat dasar merupakan pelat baja yang
berperan sebagai penghubung antara struktur atas dan struktur bawah dan berfungsi
untuk memancarkan beban dari kolom menuju struktur di bawahnya. Tujuan analisa
ini adalah untuk merencanakan konstruksi struktur baja gedung yang kokoh dan
mengurangi resiko bencana terjadinya keruntuhan pada struktur baja gedung
bertingkat tinggi. Penggunaan baseplate atau pelat dasar pada struktur baja gedung
akan meningkatkan kekuatan pada struktur tersebut. Dengan catatan dari semua aspek
perhitungan maupun kontrol yang kiranya mendukung suatu struktur tersebut tercapai
situasi dan kondisi yang aman.
Perancangan baseplate melibatkan gaya vertikal, momen dan geser, maka dari itu
diperlukan perhitungan dimensi baseplate untuk menahan gaya-gaya tersebut.
Umumnya, ukuran baseplate ditentukan dengan melihat batas kekakuan beton pada
pondasi saat hancur karena terbebani oleh beban diatasnya dan ketebalan baseplate
ditentukan dengan melihat batas plastis yang disebabkan oleh bengkoknya bagian
kritis pada plat tersebut. Perancangan baseplate meliputi dua langkah utama yaitu,
menentukan panjang, lebar pelat dan menetukan ketebalan pelat. Baseplate dengan
kolom baja harus terikat atau menjadi satu kesatuan. Oleh karena itu perlu dilakukan
perencanaan suatu alat sambung yang berfungsi untuk menyatukan kolom dengan
pelat dasar tersebut. Dalam hal ini alat sambung berupa las yang digunakan dengan
alasan, karena las dapat meleburkan antara logam dengan logam sehingga menjadi
satu material.
Berdasarkan hasil analisa tersebut dapat disimpulkan : Kolom baja yang menerima
beban vertikal dan momen dapat mempengaruhi dimensi dan ketebalan dari
baseplate. Terutama saat kolom baja menerima beban momen yang bertambah besar
dan beban vertikal yang bernilai konstan.
Kata kunci : beban verikal, geser, dan momen, kolom baja
3
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN..................................................................
iii
MOTTO ....................................................................................................
iv
PERSEMBAHAN ....................................................................................
v
ABSTRAK ................................................................................................
vi
PENGANTAR ..........................................................................................
vii
DAFTAR ISI.............................................................................................
viii
DAFTAR TABEL ....................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR................................................................................
xi
BAB 1 PENDAHULUAN ........................................................................
1
1.1 Latar Belakang Masalah.......................................................................
1
1.2 Rumusan Masalah ................................................................................
1
1.3 Batasan Masalah ..................................................................................
2
1.4 Tujuan Perencanaan .............................................................................
2
1.5 Manfaat ................................................................................................
2
BAB 2 LANDASAN TEORI ...................................................................
3
2.1 Konstruksi Baseplate ...........................................................................
3
2.2 Baseplate Dengan Beban Vertikal .......................................................
4
2.3 Baseplate Dengan Beban Vertikal dan Momen...................................
6
2.3.1 Perhitungan Eksentrisitas Kecil ........................................................
6
2.3.2 Perhitungan Eksentrisitas Besar........................................................
8
2.4 Desain Tambahan Untuk Perhitungan Eksentrisitas Besar..................
9
2.5 Sambungan Las ....................................................................................
10
2.5.1 Tipe-tipe Las .....................................................................................
11
2.5.2 Kapasitas Geser Las ..........................................................................
12
2.6 Sambungan Baut ..................................................................................
12
4
2.6.1 Tahanan Nominal Baut .....................................................................
13
2.7 Beton ....................................................................................................
15
BAB 3 METODE PENELITIAN............................................................
16
3.1 Metode Penelitian ................................................................................
16
3.2 Prosedur Perencanaan ..........................................................................
17
3.3 Pengumpulan Data ...............................................................................
19
BAB 4 ANALISIS DAN PEMBAHASAN .............................................
20
4.1 Analisis ................................................................................................
20
4.2 Kriteria Perencanaan ............................................................................
20
4.3 Perencanaan Baseplate.........................................................................
21
4.3 Hasil Analisis .......................................................................................
29
4.4 Pembahasan..........................................................................................
33
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN....................................................
34
5.1 Kesimpulan ..........................................................................................
34
5.2 Saran ....................................................................................................
35
DAFTAR PUSTAKA...............................................................................
36
5
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah
Bangunan bertingkat merupakan alternatif terbaik untuk memenuhi kebutuhan akan
ruang yang terus meningkat. Bangunan bertingkat harus memperhatikan faktor alam,
faktor struktur, keamanan dan kenyamanan penghuninya. Struktur bangunan gedung
terdiri dari komponen-komponen di atas tanah dan komponen-komponen di bawah
tanah yang direncanakan sedemikian rupa sehingga dapat menyalurkan beban ke
tanah dasar. Untuk menahan beban yang besar maka diperlukan bangunan yang kuat
dan aman.
Struktur yang kuat biasanya memiliki dimensi yang besar tetapi tidak ekonomis jika
diterapkan pada bangunan bertingkat. Perhitungan dimensi biasanya didasarkan pada
kolom atau balok struktur yang menanggung beban paling besar.
Penggunaan baseplate atau pelat dasar pada struktur gedung akan meningkatkan
kekuatan pada struktur tersebut. Dengan catatan dari semua aspek perhitungan
maupun kontrol yang kiranya mendukung suatu struktur tersebut tercapai situasi dan
kondisi yang aman.
1.2.
Rumusan Masalah
Untuk mengetahui lebih jauh baseplate ini, maka rumusan masalah difokuskan pada
bagaimana merencanakan dimensi dan mengontrol kekuatan dari baseplate tersebut
agar dapat memikul beban yang disalurkan dari struktur di atasnya.
6
1.3.
Batasan Masalah
Perencanaan Baseplate Pada Struktur Baja Gedung menyangkut beberapa faktor,
maka untuk mendapatkan analisis yang jelas dan terfokus perlu dibuat
penyederhanaan dan pembatasan masalah sebagai berikut :
1. Penelitian berupa perencanaan baseplate pada hubungan antara kolom baja
dengan pondasi beton.
2. Kolom menggunakan baja WF – AISC dengan mutu baja A36.
3. Las sudut (fillet) sebagai penyambung antara kolom baja dengan baseplate.
4. Beban yang bekerja pada baseplate adalah beban vertikal dan momen.
5. Pondasi dari beton.
1.4.
Tujuan Perencanaan
Analisis ini mempunyai tujuan untuk mengetahui dimensi dan kekuatan dari
baseplate pada hubungan antara kolom baja dan pondasi beton.
1.5.
Manfaat
1.5.1. Manfaat Teoritis
Penambahan ilmu pengetahuan dibidang teknik sipil khususnya dalam perencanaan
baseplate pada portal struktur baja gedung delapan lantai.
1.5.2. Manfaat Praktis
Mengetahui dimensi dan kekuatan dari hubungan antara portal struktur baja dengan
bangunan di bawahnya.
7
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1. Konstruksi Baseplate ( Pelat Dasar )
Pelat dasar ( baseplate ) adalah salah satu bagian terpenting pada struktur baja,
namun perancangan pelat dasar tidak terlalu menjadi perhatian oleh seorang
konsultan perencana. Hal ini mengakibatkan mahalnya pelat dasar itu sendiri, sulit
pada saat pembuatannya dan resiko tidak stabilnya kolom baja pada saat pemasangan
kolom baja tersebut dengan pondasi beton. Pelat dasar merupakan pelat baja yang
berperan sebagai penghubung antara struktur atas dan struktur bawah dan berfungsi
untuk memancarkan beban dari kolom menuju struktur di bawahnya. Perancangan
baseplate meliputi dua langkah utama sebagai berikut :
1. Menentukan ukuran panjang dan lebar baseplate.
2. Menentukan ketebalan baseplate.
Perancangan baseplate melibatkan gaya vertikal, momen dan geser, maka dari itu
diperlukan perhitungan dimensi baseplate untuk menahan gaya-gaya tersebut.
Umumnya, ukuran baseplate ditentukan dengan melihat batas kekakuan beton pada
pondasi saat hancur karena terbebani oleh beban diatasnya dan ketebalan baseplate
ditentukan dengan melihat batas plastis yang disebabkan oleh bengkoknya bagian
kritis pada plat tersebut.
Baseplate dengan kolom baja harus terikat atau menjadi satu kesatuan. Oleh karena
itu perlu dilakukan perencanaan suatu alat sambung yang berfungsi untuk
menyatukan kolom dengan pelat dasar tersebut. Dalam hal ini alat sambung berupa
las yang digunakan dengan alasan, karena las dapat meleburkan antara logam dengan
logam sehingga menjadi satu material.
8
2.2. Baseplate Dengan Beban Vertikal
Gambar. 2.1. Distribusi Gaya Tekan Pelat
Perencanaan Baseplate dengan beban vertikal diasumsikan bahwa beban vertikal
adalah beban terpusat pada pelat yang selanjutnya menjadi beban terbagi rata untuk
struktur di dibawahnya, rasio gaya tekan (Fp) yang diijinkan sebagai berikut:
Fp = 0.85ϕ c f `c
A2
(ksi)
A1
( 2.1 )
Dengan :
f`c = Mutu beton (ksi)
A1 = Luas baseplate (in2)
A2 = Luas beton dasar (bantalan) (in2)
ϕ c = Faktor resistensi pada beton, 0.6
Untuk menentukan luasan pelat ( A1 ), didasarkan pada sifat-sifat dari pondasi yang
menahan dasar kolom baja tersebut, yaitu :
A1 =
Pu
(in2)
1.7ϕ c f `c
( 2.2 )
9
Dengan :
Pu = Beban vertikal (kip)
ϕ c = Faktor resistensi beton, 0.6
f`c = Mutu beton (ksi)
Untuk menentukan dimensi pelat ( B dan N ) dilihat dari batasan kritis pada pelat itu
sendiri, yaitu :
Gambar. 2.2. Batasan Kritis Pelat
N=
A1 + ∆ (in)
( 2.3 )
Dengan :
N = Panjang pelat (in)
A1 = Luasan pelat (in2)
∆ = 0.5 ( 0.95d – 0.8bf ) (in)
B=
A1
(in)
N
Dengan :
B = Lebar pelat (in)
A1 = Luasan pelat (in2)
( 2.4 )
10
Ketebalan pelat ( tp ) didasarkan dari besaran nilai (n) yang dilihat pada gambar 2.2.
di atas, untuk menentukan ketebalan pelat adalah :
tp = n
2.P
(in)
0.9 Fy.B.N
( 2.5 )
Dengan :
tp = Tebal pelat (in)
n
=
B − 0.8bf
(in)
2
Fy = Mutu baja (ksi)
2.3. Baseplate Dengan Beban Vertikal dan Momen
Terdapat dua metode perencanaan untuk menentukan dimensi baseplate yang
terbebani oleh gaya axial dan momen, yaitu :
1. Perhitungan untuk eksentrisitas (e) kecil.
2. Perhitungan untuk eksentrisitas (e) besar.
2.3.1. Perhitungan Eksentrisitas (e) Kecil
Gambar. 2.3. Eksentrisitas Beban (Eksentrisitas Kecil)
Jika nilai eksentrisitas (e) sama atau lebih kecil dari N/6, distribusi gaya tekan terjadi
di seluruh permukaan baseplate, seperti yang terlihat pada gambar 2.3. Gaya f1,2
dapat dihitung sebagai berikut :
11
f1, 2 =
P
M .c
±
(ksi)
B.N
I
( 2.6 )
Dengan :
B,N= dimensi baseplate (in)
c
= N/2 (in)
I
= momen inersia, B x N3 / 12 (in4)
Berdasarkan LRFD (Load & Resistance Factor Design), gaya tekan maksimum (f1)
tidak boleh melebihi gaya tekan yang diizinkan (Fp) dan saat eksentrisitas (e) = N/6,
f2 = 0. Metode yang berlaku adalah metode elastis.
a
Gambar. 2.4. Eksentrisitas Beban (Eksentrisitas Sedang)
Jika nilai eksentrisitas (e) diantara N/6 dan N/2, distribusi gaya tekan terjadi hanya
pada sebagian baseplate, seperti yang terlihat pada gambar 2.4. Agar seimbang,
distribusi gaya tekan harus sama dengan beban vertikal dan berada pada jarak e titik
tengah dari baseplate. Gaya maksimum f1 dihitung sebagai berikut :
f1 =
2P
(ksi)
a.B
Dengan :
a
= Panjang tegangan yang terjadi, 3 (N/2 - e) (in2)
( 2.7 )
12
2.3.2. Perhitungan Eksentrisitas (e) Besar
a
Gambar. 2.5. Eksentrisitas Beban (Eksentrisitas Besar)
Saat terjadi eksentrisitas (e) yang besar, maka disarankan menggunakan jangkar
(anchor bolt) untuk meredam peregangan komponen pada saat beban momen bekerja.
Hal ini diperlihatkan pada gambar 2.3. Untuk menentukan panjang distribusi
tegangan (a) sebagai berikut :
f p .B
(P.a`+ M )
f `± f `2 −4
6
(in)
a=
f p .B
3
Dengan :
N
a` = Jarak dari jangkar dan titik tengah kolom, N `− (in)
2
f ` = f `=
f p .B.N `
2
(ksi)
Fp = Gaya tekan ijin (ksi)
P = Gaya vertikal (kip)
M = Gaya momen (kip)
( 2.8 )
13
2.4. Desain Tambahan Untuk Perhitungan Eksentrisitas Besar
Saat pelat dasar menerima beban vertikal dan beban momen yang cenderung besar,
terjadi eksentrisitas yang besar pula. Keadaan ini berakibat tidak seimbangnya pelat
dasar yang selanjutnya dapat menyulitkan pengerjaan terutama pada saat awal
konstruksi berlangsung. Untuk itu, diperlukan pengikat antara pelat dasar dan pondasi
agar dapat menahan gaya guling yang terjadi. Pengikat yang dimaksud adalah anchor
bolt (baut angkur).
Maitra (1978) telah mengembangkan suatu solusi grafis untuk kasus pelat dasar yang
memiliki beban eksentris yang besar. Grafik yang dimaksud adalah sebagai berikut :
(M + P. A`)
β =
2
Fp.B.N `
Gambar. 2.6. Desain Tambahan Untuk Baseplate Dengan Beban Vertikal dan Momen
Untuk menentukan resultan gaya (T) dari ankur (anchor bolt), dapat dihitung sebagai
berikut :
(M + P. A`)
T =
− P (kip)
α .N `
Dengan :
α = Koefisien jarak angkur dari pusat distribusi beban
( 2.9 )
14
Untuk menentukan panjang baut angkur yang dibutuhkan, didasarkan pada luas
permukaan pelat dan kapasitas baut angkur itu sendiri. Rumus yang digunakan adalah
sebagai berikut :
L=
Apsf
3.14
( 2.10 )
(in)
Dengan :
Apsf= Luas permukaan pelat,
T
4.ϕ t . f `c
(in2)
Dimensi baseplate (B dan N) ditentukan dengan cara trial and error (coba-coba),
untuk menentukan ketebalan dari baseplate (tp) adalah sebagai berikut :
tp = n
P + ( P.e)
(in)
0.9 Fy.N
( 2.11 )
Dengan :
n
=
B − 0.8bf
(in)
2
Fy = Mutu baja (ksi)
e
=
M
(in)
P
2.5. Sambungan Las
Pengelasan merupakan proses penggabungan material-material logam dengan
pemanasan sampai ke temperatur yang sesuai sedemikian rupa sehingga bahan-bahan
tersebut melebur menjadi satu material.
15
2.5.1. Tipe-tipe Las
Ada empat tipe pengelasan yaitu, groove, fillet, slot, dan plug. Masing-masing tipe
las memiliki kelebihannya sendiri yang menentukan rentang penggunaannya. Secara
kasar, keempat tipe tersebut mewakili presentasi konstruksi las berikut ini : las
groove ( las tumpul) 15%, fillet ( las sudut) 80%, sisanya terbagi-bagi untuk slot dan
plug. Oleh karena itu penulis memilih las sudut sebagai penyambung antara kolom
baja dengan baseplate.
Las Groove
Las slot
Las Fillet
Las plug
Gambar. 2.7. Jenis-jenis Sambungan Las
1. Las Groove
Las ini dipakai untuk menyambung batang-batang sebidang, karena las ini harus
menyalurkan beban yang bekerja secara penuh, maka las ini harus memiliki kekuatan
yang sama dengan batang yang disambungnya.
2. Las Fillet
Tipe las ini paling banyak dijumpai dibandingkan tipe las yang lain, 80% sambungan
las menggunakan tipe las sudut. Tidak memerlukan presisi yang tinggi dalam
pengerjaannya.
16
3. Las Slot dan Plug
Jenis las ini biasanya digunakan bersama-sama las fillet. Manfaat utamanya
adalahmenyalurkan gaya geser pada smbungan lewatan bila ukuran panjang las
terbatas oleh panjang yang tersedia untuk las sudut.
2.5.2. Kapasitas Geser Las
Dalam beberapa kasus, batang menerima gaya geser pada sambungan las. Kapasitas
gesernya memenuhi persamaah sebagai berikut :
Vn
( 2.12 )
= Alas . Fexx (kip)
Dengan :
Alas = Luas efektif las (in2)
Fexx = Kelas kuat las baja (ksi)
2.6. Sambungan Baut
Gambar. 2.8. Sambungan Baut
Setiap struktur baja merupakan gabungan dari beberapa komponen batang yang
disatukan dengan alat pengencang. Salah satu alat pengencang disamping las yang
cukup popular adalah baut terutama baut mutu tinggi. Baut mutu tinggi menggeser
penggunaan paku keeling sebagai alat pengencang karena beberapa kelebihan yang
17
dimilikinya dibandingkan paku keeling, seperti jumlah tenaga kerja yang lebih
sedikit, kemampuan menerima gaya yang lebih besar, dan secara keseluruhan dapat
menghemat biaya konstruksi.
Dalam pemasangan baut mutu tinggi memerlukan gaya tarik awal yang cukup yang
diperoleh dari pengencangan awal. Gaya ini akan memberikan friksi sehingga cukup
kuat untuk memikul beban yang bekerja. Gaya ini dinamakan proof load. Proof load
diperoleh dengan mengalikan luas daerah tegangan tarik (As) dengan kuat leleh.
π
2
0.9743
(mm2)
As = d b −
4
n
( 2.13 )
Dengan :
db = diameter nominal baut
n = jumlah ulir per mm
2.6.1. Tahanan Nominal Baut
Suatu baut yang memikul beban terfaktor, Ru, sesuai persyaratan LRFD harus
memenuhi :
Ru ≤ φRn
( 2.14 )
Dengan Rn adalah tahanan nominal baut sedangkan φ faktor reduksi yang diambil
sebesar 0.75. Besarnya Rn berbeda-beda untung masing-masing tipe sambungan.
1. Tahanan Geser Baut
Tahanan nominal satu buah baut yang memikul gaya geser memenuhi persamaan :
Rn = m.r1.fub.Ab
( 2.15 )
18
Dengan :
r1 = 0.5 untuk baut tanpa ulir pada bidang geser
r1 = 0.4 untuk baut dengan ulir pada bidang geser
fub= kuat tarik baut (ksi)
Ab= Luas bruto penampang baut
m = jumlah bidang geser
2. Tahanan Tarik Baut
Baut yang memikul gaya tarik tahanan nominalnya dihitung menurut :
Rn = 0.75fub.Ab
( 2.16 )
Dengan :
fub= kuat tarik baut (ksi)
Ab= Luas bruto penampang baut
3. Tahanan Tumpu Baut
Tahanan tumpu nominal tergantung kondisi yang terlemah dari baut atau komponen
pelat yang disambung. Besarnya dihitung sebagai berikut :
Rn = 2.4db.tp.fu
Dengan :
fu = kuat tarik putus terendah dari baut (ksi)
db= Diameter baut pada daerah tak berulir
tp = Tebal pelat
( 2.17 )
19
2.7. Beton
Beton adalah suatu campuran yang terdiri dari pasir, kerikil, batu pecah atau agregatagregat lain yang dicampur menjadi satu dengan suatu pasta yang terbuat dari semen
dan air membentuk suatu massa mirip batuan. Terkadang, satu atau lebih bahan aditif
ditambahkan untuk menghasilkanbeton dengan karakteristik tertentu, seperti
kemudahan pengerjaan, durabilitas, dan waktu pengerasan.
Seperti substansi-substansi mirip batuan lainnya, beton memiliki kuat tekan yang
tinggi dan kuat tarik yang sangat rendah. Karena beton mempunyai kuat tekan yang
sangat tinggi, maka dalam analisis ini pondasi yang digunakan terbuat dari beton
yang selanjutnya dapat menahan gaya tekan yang diterima dari kolom baja melalui
penyebaran beban dari baseplate.
20
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1.
Metode Penelitian
Metode penelitian adalah langkah-langkah atau cara-cara penelitian suatu masalah,
kasus, gejala, atau fenomena dengan jalan ilmiah untuk menghasilkan jawaban yang
rasional. Metode penelitian digunakan sebagai dasar akan langkah-langkah berurutan
yang didasarkan pada tujuan penelitian dan menjadi suatu perangkat yang digunakan
untuk menarik kesimpulan, sehingga dapat diperoleh penyelesaian yang diharapkan
untuk mencapai keberhasilan penelitian. Metode yang digunakan dalam skripsi ini
diambil dari literatur atau referensi yang sudah ada. Perhitungan dilakukan secara
manual dengan menggunakan program Microsoft excell agar mempermudah
perhitungan.
Kasus yang dianalisa dalam skripsi ini berupa analisa kasus penghubung antara
struktur atas dan struktur bawah yang dibuat tanpa pembuatan sampel secara nyata
(tidak dilakukan eksperimen laboratorium). Peninjauan kasus dimulai dari
menentukan sambungan antara kolom baja dengan baseplate dimana sambungan las
yang dipilih, selanjutnya menetukan beban yang diterima kolom baja kemudian
menetukan ukuran dan ketebalan dari baseplate.
21
3.2.
Prosedur Perencanaan
M
Gambar 3.1. Model Struktur Baeseplate (Pelat Dasar)
Langkah-langkah dalam merencanakan ukuran dan dimensi baseplate bertujuan
untuk menganalisa kekuatan sambungan kolom baja yang menerima beban vertikal
dan momen dengan pondasi beton. Untuk lebih jelas langkah-langkah prosedur
perencanaan baseplate ditampilkan dalam diagram alir pada gambar 3.1. sebagai
berikut :
22
Menentukan Beban Pu ; Mu
Menentukan Gaya tekan (f1,2)
Dimensi pelat (N x B)
Kontrol tegangan dasar
Tidak memenuhi
Memenuhi
Ketebalan pelat (tp)
Tidak memenuhi
Memenuhi
Kapasitas jangkar (T)
Panjang jangkar (L)
Tidak memenuhi
Memenuhi
Gambar 3.2. Diagram Alir Perencanaan Baseplate Beban Vertikal dan momen
23
3.3.
Pengumpulan Data
Untuk mempermudah dalam analisa, diperlukan data-data pendukung dalam
perencanaan baseplate ini. Data-data yang diperlukan yaitu beban vertikal (P) dan
momen (M) yang diterima kolom. Ditentukan masing-masing sepuluh beban “P” dan
sepuluh beban “M”, menggunakan bantuan program Microsoft Excel agar dapat
mengetahui dan menyimpulkan bahwa parameter apa saja yang mempengaruhi
dimensi dan ketebalan dari baseplate tersebut pada saat “P” konstan, “M” konstan
atau hanya menerima beban “P” saja.
24
BAB 4
ANALISIS DAN PEMBAHASAN
4.1.
Analisis
Pada tahap ini, model struktur kolom diberi gaya-gaya vertikal dan momen. Gayagaya tersebut digunakan dalam perancangan baseplate serta untuk menarik
kesimpulan bahwa parameter apa saja yang mempengaruhi perancangan baseplate
saat menganalisa dimensi dan ketebalan dari baseplate.
4.2.
Kriteria Perencanaan
Spesifikasi model struktur dalam analisis ini sebagai berikut :
a. Mutu baja BJ 36
Fy = 36 ksi = 248,22 Mpa
b. Mutu beton ( f `c )
f `c = 3 ksi = 20,69 Mpa
c. Kolom baja profil W 8 x 31
d. Las memakai E70
FEXX = 70 ksi
e. Tebal Las ditentukan = 5.2 mm = 0.197 in
25
4.3.
Perencanaan Baseplate
1. Perencanaan Las Untuk Menyambung Kolom Baja Dengan Baseplate
Kapasitas geser las (Vn)
Vn = Alas . Fexx
Ln
Lb
Ln Lb
Lb Ln
bf = 7.995 in
d = 8 in
Gambar 4.1.Pengelasan
Ln1 = bf – 2t
= 7,995 – (2 x 0,197)
= 7.601 in
Ln2 = d – 2t
= 8 – (2 x 0,197)
= 7,606 in
Ln3 = (½ bf – ½ tf ) – 2t
= 3,855 – (2 x 0,197)
= 3,461 in
Alas = t . Ln
= (2 x 0,197 x 7,601) + (2 x 0,197 x 7,606) + (4 x 0,197 x 3,461)
26
Alas = 8,72 in2
Vn = Alas . Fexx
= 8,72 x 70
= 610,3 kip
φVn= 0,75 x 610,3
= 457,7 kip
Kapasitas geser las harus lebih besar dari kapasitas geser yang terjadi, untuk
menentukan kapasitas geser yang terjadi adalah sebagai berikut :
Vu =
=
M + 1 / 2M
h
M = 2800 kip.in
2800 + 1400
177,2
h = 177.2 in
= 23,7 kip
1
2
M = 1400 kip.in
Kontrol kapasitas geser antara kapasitas geser las dan kapasitas geser yang terjadi :
φVn ≥ Vu
457,7 ≥ 23,7 kip ( memenuhi )
2. Contoh Perencanaan Baseplate Dengan Beban Vertikal
Ditentukan bahwa kolom baja menerima beban vertikal sebesar 60 kip
P
= 60
kip
= 27,24 Mpa
Untuk menentukan luasan dari baseplate didasari dari beton pada bantalan yang
menjadi tumpuan baseplate itu sendiri, maka :
A1 =
P
1,7ϕ c f `c
27
=
60
1.7 x0.6 x3
= 19,6 in2 = 497,84 mm2
A1 = Luasan pelat
Perhitungan dimensi pelat ( N x B )
∆ = 0,5 [( 0,95d ) – ( 0,8bf )]
= 0,5 [( 0,95 x 8 ) – ( 0,8 x 7,995 ) ]
= 0,602 in = 15,291 mm
N =
A1 + ∆
= 19,6 + 0,602
= 5,03 in = 127,762 mm
B =
=
A1
N
19,6
5,03
= 3,9 in = 99,06 mm
karena dimensi yang diperoleh tidak sesuai dari dimensi kolom, maka dimensi
baseplate disesuaikan menjadi :
N = 18 in = 457,2 mm
B = 18 in = 457,2 mm
N = 18 in
45°
m
0.95d
B = 18 in
m
n
0.8 bf
n
Gambar 4.2. Bagian kritis pada Baseplate
28
Perhitungan ketebalan pelat ( tp ), ditentukan dari besarnya nilai (m) yang terlihat
pada gambar 4.2. di atas, ketebalan pelat dihitung sebagai berikut :
tp = m
2.P
0.9 FyBN
= 5,802
2 x60
0,9 x36 x18 x18
= 0,62 in = 15,748 mm
P
W 8 x 31
tp = 15,748 mm
N = 457,2 mm
Gambar 4.3. Tebal Baseplate
Tabel 4.1. Interaksi (P) dengan tebal pelat (tp)
NO
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Fy
F`c
Bf
=
=
=
Pu
Kip
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
Mu
Kip-in
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
A1
2
In
19.61
22.88
26.14
29.41
32.68
35.95
39.22
42.48
45.75
49.02
36
3
7.995
ksi
ksi
in
B
in
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
N
in
18
18
18
18
18
18
18
18
18
18
n
in
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
tp
in
0.6203
0.6700
0.7163
0.7597
0.8008
0.8399
0.8773
0.9131
0.9476
0.9808
29
Diagram Interaksi P - tp
2
tp
tp 1
0
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
P
Gambar 4.4.Diagram Interaksi P – tp
3. Contoh Perencanaan Baseplate Dengan Beban Vertikal dan Momen
Ditentukan bahwa kolom baja menerima beban vertikal dan momen sebagai berikut :
P
= 60
M
= 500 kip-in
kip
= 27,24
Ton
= 5765,8
Ton-mm
Direncanakan pelat dengan dimensi 18 x 18 in ( 457,2 x 457,2 mm )
Perhitungan gaya tekan ijin ( Fp )
A
Fp = 0.85ϕ c f `c
A1
= 0,85 x0,6 x3 1 = 1,53ksi = 10,549 Mpa
N = 18 in
45°
n
0,8 bf bf = 7.995 in
n
B = 18 in
d = 8 in
m
0,95 d
m
Gambar 4.5. Bagian kritis pada Baseplate
30
Perhitungan panjang distribusi tegangan ( a )
f ` = (Fp.B.N`) / 2
= ( 10,549 x 457,2 x 384,704 ) / 2
= 961812,94 Mpa
f p .B
(P.a`+ M )
f `± f `2 −4
6
a=
f p .B
3
10,549 x 457,2
961812,94 − 961812,94 2 − 4
(27,24 x170,23 + 5765,8)
6
= 120,24mm
=
10,549 x 457,2
3
Perhitungan ketebalan pelat (tp)
P + ( P.e)
0.9 FyN
tp = n
e=
=
M
P
5765,8
27,24
= 211,67 in
tp = 147,32
27,24 + (27,24 x 211,67)
0.9 x 248,22 x 457,2
= 35,09 mm
31
P
M
W 8 x 31
a` = 170,22 mm
tp = 35,09 mm
Fp = 10,549 mm
a
N` = 398,83 mm
N = 457,2 mm
Gambar 4.6. Tebal Baseplate
Perhitungan kapasitas jangkar ( T )
(M + P.a `)
T =
−P
α .N `
Gambar. 4.7. Desain Tambahan Untuk Baseplate Dengan Beban Vertikal dan Momen
32
Dengan bantuan grafik di atas diperoleh α = 0.9, maka kapasitas angkur (T) :
(M + P.a`)
T =
−P
α .N `
(500 + 60 x6,7022)
T =
− 60
0,9 x15,7022
T = 3,84 kip
Untuk menentukan panjang baut angkur (L) yang dibutuhkan, didasarkan pada luas
permukaan pelat sebagai berikut :
Apsf=
Apsf=
L =
=
T
4.ϕ t . f `c
3,84 x1000
4 x0,75 x 3000
= 23,4in 2
A psf
3,14
23,4
3,14
= 2,7 in = 69,26 mm
P
M
W 8 x 31
tp = 35,09 mm
T = 3.84 kip
N` = 398,83 mm
N = 457,2 mm
Gambar 4.8 Kapasitas Angkur
L = 69,26 mm
33
4.4.
Hasil Analisis Menggunakan Program Microsoft Excell
1. Analisis Sambungan Kolom Baja dan Pondasi Beton Saat Beban Momen
Meningkat Dan Beban Axial Bernilai Konstan.
A.
Data Desain :
P
M
W 8 x 31
tp = 1.34 in
L = 3 in
Fp = 1.53 ksi
T = 3.84 kip
a
N` = 15.7022 in
N = 18 in
N = 18 in
45°
n
0,8 bf bf = 7.995 in
n
B = 18 in
d = 8 in
m
0,95 d
m
Fy
F`c
d
P
B
N
N`
a`
α
φt
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
36
3
8
60
18
18
16
7
0.9
0.8
ksi
ksi
in
kip
in
in
in
in
=
=
=
=
=
=
=
=
248.22
20.69
203.20
27.24
457.20
457.20
398.83
170.23
Mpa
Mpa
mm
Ton
mm
mm
mm
mm
34
B. Hasil Analisis
Tabel 4.2. Interaksi Momen (M) Dengan Panjang Distribusi Tegangan (a) dan Ketebalan Pelat (tp)
Mu
e
Fp
n
f`
a
tp
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ton-mm
5765.80
6918.96
8072.12
9225.28
10378.44
11531.60
12684.76
13837.92
14991.08
mm
211.67
254.00
296.33
338.67
381.00
423.33
465.67
508.00
550.33
Mpa
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
mm
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
Mpa
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
mm
120.24
135.49
151.26
167.61
184.60
202.32
220.87
240.38
261.02
mm
35.09
38.42
41.49
44.34
47.02
49.56
51.97
54.28
56.49
kip
3.84
458.06
539.66
621.26
702.86
784.46
866.06
947.66
1029.26
10
16144.24 592.67 10.55 147.32 961812.94
283.00
58.62
1110.86 6760.48 1178.58
NO
Apsf
L
in2
mm
23.35
69.26
2787.65 756.81
3284.25 821.46
3780.86 881.38
4277.46 937.48
4774.06 990.41
5270.67 1040.64
5767.27 1088.56
6263.87 1134.46
Grafik Interaksi Mom en Dengan Ketebalan Baseplate & Panjang Distribusi Tegangan
300
250
200
a
( a & tp ) 150
tp
100
50
0
5766
6919
8072
9225
10378
11532
12685
13838
Mom en
Gambar 4.9.Diagram Interaksi M – a & tp
14991
16144
35
2. Analisis Sambungan Kolom Baja dan Pondasi Beton Saat Beban Axial
Meningkat Dan Beban Momen Bernilai Konstan.
A.
Data Desain :
P
M
W 8 x 31
tp = 1.34 in
L = 3 in
Fp = 1.53 ksi
T = 3.84 kip
a
N` = 15.7022 in
N = 18 in
N = 18 in
45°
n
0,8 bf bf = 7.995 in
n
B = 18 in
d = 8 in
m
0,95 d
m
Fy
F`c
d
M
B
N
N`
a`
a
ft
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
36
3
8
500
18
18
16
7
0.9
0.8
ksi
ksi
in
kip
in
in
in
in
= 248.22 Mpa
=
20.69 Mpa
= 203.20 mm
= 5765.80 Ton
= 457.20 mm
= 457.20 mm
= 398.83 mm
= 170.23 mm
36
B. Hasil Analisis
Tabel 4.3. Interaksi Axial Dengan Panjang Distribusi Tegangan (a) dan Ketebalan Pelat (tp)
P
e
Fp
n
f`
a
tp
T
Apsf
L
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ton
27.24
31.78
36.32
40.86
45.40
49.94
54.48
59.02
63.56
mm
211.67
181.43
158.75
141.11
127.00
115.45
105.83
97.69
90.71
Mpa
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
10.55
mm
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
147.32
Mpa
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
961812.94
mm
120.24
130.41
140.80
151.43
162.32
173.49
184.96
196.76
208.92
mm
35.09
35.10
35.11
35.13
35.14
35.15
35.17
35.18
35.19
kip
3.84
1.42
6.68
11.94
17.19
22.45
27.71
32.97
38.22
in2
23.35
8.65
40.65
72.64
104.64
136.63
168.63
200.63
232.62
mm
69.26
42.16
91.39
122.17
146.63
167.55
186.14
203.03
218.62
10
68.10
84.67
10.55 147.32 961812.94
221.47
35.21
43.48
264.62 233.17
NO
Grafik Interaksi Axial Dengan Ketebalan Baseplate & Panjang Distribusi Tegangan
250
200
a
150
( a & tp )
tp
100
50
0
27
32
36
41
45
50
54
59
Axial (P)
Gambar 4.10.Diagram Interaksi P – a & tp
64
68
37
4.5.
Pembahasan
Dari hasil analisis interaksi tabel di atas, dapat terlihat bahwa perubahan ketebalan
dan dimensi baseplate lebih signifikan saat kolom baja menerima beban momen yang
bertambah besar dan beban vertikal yang bernilai konstan.
38
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan
Berdasarkan analisis dan pembahasan mengenai analisa sambungan kolom baja yang
menerima beban vertikal dan momen dengan pondasi beton, maka diperoleh
kesimpulan sebagai berikut :
1. Saat beban vertikal bertambah dan beban momen bernilai konstan yang terjadi
adalah, nilai panjang distribusi tegangan (a) tidak mengalami perubahan yang
besar dibandingkan dengan saat kolom baja menerima beban vertikal yang
bernilai konstan dan beban momen yang bertambah besar.
2. Saat beban vertikal bertambah dan beban momen bernilai konstan yang terjadi
adalah, nilai tebal pelat (tp) tidak mengalami perubahan yang besar
dibandingkan dengan saat kolom baja menerima beban vertikal yang bernilai
konstan dan beban momen yang bertambah besar.
3. Saat beban momen bertambah dan beban vertikal bernilai konstan yang terjadi
adalah, nilai panjang distribusi tegangan (a) mengalami perubahan yang besar
dibandingkan dengan saat kolom baja menerima beban momen yang bernilai
konstan dan beban vertikal yang bertambah besar.
4. Saat beban momen bertambah dan beban vertikal bernilai konstan yang terjadi
adalah, nilai luas tegangan (tp) mengalami perubahan yang besar
dibandingkan dengan saat kolom baja menerima beban momen yang bernilai
konstan dan beban vertikal yang bertambah besar.
39
5.2.
Saran
Berdasarkan hasil analisa tentang sambungan kolom baja yang menerima beban
vertikal dan momen dengan pondasi beton, saran yang perlu dikembangkan dalam
analisa ini adalah :
1. Membutuhkan lebih banyak interaksi dalam penelitian ini.
2. Memerlukan uji laboratorium untuk membenarkan analisis ini.
40
DAFTAR PUSTAKA
C. Honeck William, Derek. 1999. Practical Desain and Detailing of Steel
Column Base Plates. Forell Elsesser Engineers, inc . America
C.MacCormac, Jack. 2001. Design Of Reinforced Concrete. Clemson
University. Clemson
Lui, E. M. 1999. Structural Steel Design. Syracuse University. Syracuse
Suryoatmono Bambamg. 2005. Analisis Komponen Struktur Baja Dengan AISCLRFD Teori. Unpar. Bandung
T. DeWolf, John. 2005. Design of Column Base Plate. America Institute
Of Steel Construction, inc. America