Perencanaan Sambungan Kaku Balok - Kolom Tipe End Plate Menurut Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung (SNI 03-1729-2002) Menggunakan Microsoft Excel 2002.
PERENCANAAN SAMBUNGAN KAKU BALOK – KOLOM
TIPE END PLATE MENURUT TATA CARA PERENCANAAN
STRUKTUR BAJA UNTUK BANGUNAN GEDUNG (SNI 03 –
1729 – 2002) MENGGUNAKAN MICROSOFT EXCEL 2002
Henny Uliani
NRP : 0021044
Pembimbing Utama : Daud R. Wiyono, Ir., M.Sc
Pembimbing Pendamping : Noek Sulandari, Ir., M.Sc
UNIVESITAS KRISTEN MARANATHA
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL
BANDUNG
ABSTRAK
Dalam perancangan rangka baja akan selalu berkaitan dengan detailing
sambungan termasuk detailing sambungan sambungan balok kolom. Agar
perancangan rangka baja dapat dilakukan dengan cepat, pemanfaatan program
perhitungan sambungan akan sangat membantu. Seiring dengan berkembangnya
ilmu pengetahuan dan program-program komputer untuk mendesain suatu struktur
bangunan, pada Tugas Akhir ini menggunakan Microsoft Excel 2002 untuk
mendesain sambungan kaku balok kolom tersebut.
Tugas Akhir ini membahas perencanaan sambungan kaku balok-kolom
tipe End Plate menurut Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan
Gedung (SNI 03 – 1929 - 2002) dengan memanfaatkan Program Microsoft Excel
2002. Perencanaan sambungan menurut kekuatan penuh balok.
Dengan menginputkan data profil balok hasil desain struktur serta
menentukan pilihan baut, end plate dan mutu bahan las akan diperoleh output
berupa kebutuhan jumlah baut, ketentuan jarak baut serta tebal las
iii
DAFTAR ISI
SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR
i
SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR
ii
ABSTRAK
iii
PRAKATA
iv
DAFTAR ISI
vi
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
ix
xiii
DAFTAR GAMBAR
xv
DAFTAR TABEL
BAB 1
BAB 2
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah ……………………………………..
1
1.2 Tujuan Penulisan …………………………………………….
2
1.3 Ruang Lingkup Pembahasan ………………………………...
2
1.4 Sistematika Penulisan ………………………………………..
3
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Alat Sambung Struktural …………………………………….
4
2.2 Jenis Baut …………………………………………………….
5
2.3 Kekuatan Baut ……………………………………………….
7
2.3.1 Kuat Rencana Baut Yang Memikul Gaya Geser …….
8
2.3.2 Kuat Rencana Baut Yang Memikul Gaya Tarik ……..
9
2.3.3 Kuat Rencana Baut Yang Memikul Kombinasi Geser
dan Tarik ……………………………………………..
9
2.3.4 Kuat Rencana Tumpu ………………………………..
10
vi
2.3.5 Jarak Minimum Antar Baut …………………………..
11
2.3.6 Jarak Tepi Minimum …………………………………
11
2.3.7 Jarak Maksimum Antar Baut ........................................
11
2.3.8 Jarak Tepi Maksimum ………………………………..
12
2.4 Kekuatan Las ............................................................................
12
2.4.1 Ukuran Las Sudut …………………………………….
14
2.4.2 Ukuran Minimum Las Sudut …………………………
14
2.4.3 Ukuran Maksimum Las Sudut ………………………..
15
2.4.4 Panjang Efektif ……………………………………….
15
2.4.5 Luas Efektif ..................................................................
15
2.4.6 Kuat Rencana Las Sudut ……………………………..
15
2.5 Perencanaan Sambungan Menurut Kekuatan Penuh Balok ….
16
2.5.1 Kuat Lentur Rencana …………………………………
16
2.5.2 Kuat Geser Rencana ………………………………….
22
2.6 Sambungan Balok – Kolom ………………………………….
23
2.7 Sambungan Balok – Kolom Tipe End Plate ………………....
25
BAB 3 ANALISIS SAMBUNGAN
3.1 Data Input …………………………………………………….
28
3.2 Prosedur Perhitungan Pada Studi Kasus ……………………..
30
3.2.1 Menentukan Kuat Lentur Rencana (ΦMn) …………...
30
3.2.2 Menentukan Kuat Geser Rencana (ΦVn) …………….
32
3.2.3 Menentukan Jumlah Baut …………………………….
33
3.2.4 Menentukan Tebal Las ……………………………….
36
3.2.5 Pemeriksaan Tebal End Plate ………………………...
37
vii
3.3 Data Output …………………………………………………..
37
3.4 Diagram Alir …………………………………………………
38
BAB 4 STUDI KASUS
4.1 Data Kasus …………………………………………………...
50
4.2 Penyelesaian Dengan Hitungan Manual ……………………..
52
4.2.1 Menentukan Kuat Lentur Rencana (ΦMn) …………...
52
4.2.2 Menentukan Kuat Geser Rencana (ΦVn) …………….
56
4.2.3 Menentukan Jumlah Baut …………………………….
57
4.2.4 Menentukan Tebal Las ……………………………….
62
4.2.5 Pemeriksaan Tebal End Plate ………………………...
64
4.3 Penyelesaian Dengan Program Microsoft Excel 2002 ………
65
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan …………………………………………………..
69
5.2 Saran …………………………………………………………
70
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………….
71
LAMPIRAN
viii
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
Ab
= Luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir, mm2
An
= Luas bersih baut yang merupakan luas pada bagian yang berulir, mm2
b
= Lebar pelat atau penampang, mm
Cb
= Koefisien pengali tekuk torsi lateral
d
= Tinggi penampang, mm
db
= Diameter baut nominal pada daerah tak berulir, mm
d*
= Total tinggi bidang kontak profil ke end plate, mm
E
= Modulus elastisitas baja, MPa
e
= Eksentrisitas profil baja, mm
f1,f2
= Konstanta tegangan dalam perhitungan ft, MPa
fr
= Tegangan sisa, MPa
ft
= Tegangan tarik dengan memperhitungkan ada atau tidaknya ulir baut
pada bidang geser, MPa
fu
= Tegangan tarik putus, Mpa
fub
= Tegangan tarik putus bahan baut, Mpa
fuv
= Tegangan geser akibat beban terfaktor pada suatu baut, MPa
fuw
= Tegangan tarik putus material las, MPa
fy
= Tegangan leleh baja, MPa
G
= Modulus geser baja, MPa
h
= Tinggi bersih penampang, mm
Iw
= Konstanta puntir lengkung, mm4
Iy
= Momen Inersia terhadap sumbu lemah, mm4
ix
J
= Konstanta puntir torsi, mm4
kn
= Koefisien tekuk geser pelat
L
= Panjang bentang antara dua pengekang lateral yang berdekatan, mm
Lp
= Panjang bentang maksimum untuk balok yang mampu menerima
momen plastis, mm
Lr
= Panjang bentang minumum untuk balok yang kekuatannya mulai
ditentukan oleh momen kritis tekuk torsi lateral, mm
Md
= Kuat lentur rencana, Nmm
Mn
= Kuat lentur nominal balok,Nmm
Mp
= Momen lentur yang menyebabkan seluruh penampang mengalami
tegangan leleh, Nmm
Mr
= Momen batas tekuk, Nmm
Mu
= Momen lentur terfaktor atau momen perlu, Nmm
My
= Momen lentur yang menyebabkan serat terluar penampang mencapai
tegangan leleh, Nmm
m
= Jumlah bidang geser
n
= Jumlah baut
R
= Gaya maksimum yang bekerja pada satu satuan panjang las, N
Rd
= Kuat rencana, N
Rn
= Kuat nominal, N
Rnw
= Kuat nominal sambungan las, N
Ru
= Beban terfaktor atau kuat perlu, N
r
= Radius girasi, mm
r1,r2
= Faktor modifikasi tegangan untuk memperhitungkan ada atau tidak
x
adanya ulir baut pada bidang geser
ry
= Jari-jari girasi komponen struktur terhadap sumbu y-y, mm
S
= Jarak antar baut, mm
S1
= Jarak baut ke tepi pelat, mm
Sx
= Momen perlawanan elastis terhadap sumbu x, mm3
Sy
= Momen perlawanan elastis terhadap sumbu y, mm3
Td
= Kuat tarik rencana, N
Tn
= Kuat tarik nominal, N
Tu
= Beban tarik terfaktor, N
tb
= Tebal pelat badan, mm
tp
= Tebal pelat, mm
ts
= Tebal pelat sayap, mm
tt
= Tebal rencana las, mm
tw
= Tebal kaki las sudut, mm
Vd
= Kuat geser rencana, mm
Vn
= Kuat geser nominal, mm
Vu
= Kuat geser terfaktor, mm
X1
= Koefisien untuk perhitungan momen tekuk torsi lateral, MPa
X2
= Koefisien untuk perhitungan momen tekuk torsi lateral, mm 4 N
Z
= Modulus penampang plastis, mm3
λ
= Kelangsingan
λb
= Perbandingan tinggi badan terhadap tebal badan
λp
= Batas maksimum untuk penampang kompak
λr
= Batas maksimum untuk penampang tak kompak
xi
λs
= Perbandingan lebar sayap terhadap tebal sayap
Φ
= Faktor reduksi
φf
= Faktor reduksi kekuatan untuk retak
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Tipe-tipe penyambung
Gambar 2.2
Baut struktur heks tebal dan mur tebal berat
Gambar 2.3
Bentuk-bentuk kegagalan pada sambungan dengan baut
Gambar 2.4
Tipe-tipe las
Gambar 2.5
Kegunaan las sudut
Gambar 2.6
Kemungkinan penampang melintang las sudut
Gambar 2.7
Profil I
Gambar 2.8
Tipe-tipe tumpuan lateral definit
Gambar 2.9
Contoh berbagai nilai Cb
Gambar 2.10 Sambungan kolom ke balok menerus: Penyambungan las ke flens
kolom.
Gambar 2.11 Sambungan kolom ke balok menerus : penyambungan baut.
Gambar 2.12 Sambungan kaku balok-kolom tipe end-plate
Gambar 2.13 Sambungan kaku balok-kolom tipe end-plate with knee connection
Gambar 3.1
End plate connection
Gambar 3.2
End plate with knee connection
Gambar 3.3
Diagram alir desain
Gambar 3.4
Diagram alir input data
Gambar 3.5.1 Diagram alir kuat lentur rencana bagian 1
Gambar 3.5.2 Diaram alir kuat lentur rencana bagian 2
Gambar 3.5.3 Diagram alir kuat lentur rencana bagian 3
Gambar 3.6
Diagram alir kuat geser rencana
xiii
Gambar 3.7.1 Diagram alir jumlah baut bagian 1
Gambar 3.7.2 Diagram alir jumlah baut bagian 2
Gambar 3.7.3 Diagram alir jumlah baut bagian 3
Gambar 3.7.4 Diagram alir jumlah baut bagian 4
Gambar 3.8
Diagram alir tebal las
Gambar 3.9
Diagram alir tebal end plate
Gambar 4.1
Nilai Cb
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Dimensi baut A325 dan A490
Tabel 2.2 Jarak tepi minimum
Tabel 2.3 Ukuran minimum las sudut
Tabel 3.1 Sifat mekanis baja struktural
xv
Data Material
Mutu
Baja
BJ 37
fr
E
MPa
MPa
70 200,000
G
MPa
80,000
L
mm
5,000
Cb
1.56
kn
Pada daerah
geser
5 tanpa ulir
f ub
tp
fuw
MPa mm MPa
825
5 410
Data output dengan diameter baut = 16 mm dan jarak tepi baut (S1) = 60 mm
Profil Balok
100 x 100 x 6 x 8
125 x 125 x 6.5 x 9
150 x 75 x 5 x 7
150 x 100 x 6 x 9
150 x 150 x 7 x 10
175 x 175 x 7.5 x 11
200 x 100 x 4.5 x 7
200 x 100 x 5.5 x 8
200 x 200 x 8 x 12
250 x 125 x 5 x 8
250 x 125 x 6 x 9
250 x 250 x 9 x 14
300 x 150 x 5.5 x 8
300 x 150 x 6.5 x 9
300 x 300 x 10 x 15
350 x 175 x 6 x 9
350 x 175 x 7 x 11
350 x 350 x 12 x 19
400 x 200 x 7 x 11
400 x 200 x 8 x 13
450 x 200 x 9 x 14
500 x 200 x 10 x 16
600 x 200 x 11 x 17
600 x 300 x 12 x 20
Jumlah Baut
8
8
4
8
8
12
12
12
12
16
16
16
16
16
Perbesar
Diameter Baut
20
20
Perbesar
Diameter Baut
24
24
24
28
32
32
Jarak
Tebal
Jenis End Plate
antar
las
baut (S)
34.00
4.00 End Plate with Knee
50.33
4.18 End Plate with Knee
70.00
4.64 End Plate
65.33
4.14 End Plate with Knee
66.33
4.54 End Plate with Knee
49.40
5.00 End Plate with Knee
59.60
3.00 End Plate with Knee
60.20
4.00 End Plate with Knee
59.00
5.28 End Plate with Knee
56.57
4.00 End Plate with Knee
57.00
4.00 End Plate with Knee
55.71
6.10 End Plate with Knee
70.71
4.00 End Plate with Knee
71.14
4.00 End Plate with Knee
Tebal
End
Plate
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
65.44
66.11
4.00 End Plate with Knee
5.00 End Plate with Knee
Ok
Ok
62.27
62.82
71.64
68.00
72.07
69.87
5.00
5.15
6.00
6.32
6.64
8.17
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Not Ok
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
Data output dengan diameter baut = 18 mm dan jarak tepi baut (S1) = 60 mm
Profil Balok
Jumlah Baut
100 x 100 x 6 x 8
125 x 125 x 6.5 x 9
150 x 75 x 5 x 7
150 x 100 x 6 x 9
150 x 150 x 7 x 10
175 x 175 x 7.5 x 11
200 x 100 x 4.5 x 7
200 x 100 x 5.5 x 8
200 x 200 x 8 x 12
250 x 125 x 5 x 8
250 x 125 x 6 x 9
250 x 250 x 9 x 14
300 x 150 x 5.5 x 8
300 x 150 x 6.5 x 9
300 x 300 x 10 x 15
350 x 175 x 6 x 9
350 x 175 x 7 x 11
8
8
4
8
8
12
12
12
12
16
16
16
16
16
16
20
20
350 x 350 x 12 x 19
400 x 200 x 7 x 11
400 x 200 x 8 x 13
450 x 200 x 9 x 14
500 x 200 x 10 x 16
600 x 200 x 11 x 17
600 x 300 x 12 x 20
Perbesar
Diameter Baut
24
24
24
28
32
32
Jarak
Tebal
Jenis End Plate
antar
las
baut (S)
34.00
4.00 End Plate with Knee
50.33
4.18 End Plate with Knee
70.00
4.64 End Plate
65.33
4.14 End Plate with Knee
66.33
4.54 End Plate with Knee
49.40
5.00 End Plate with Knee
59.60
3.00 End Plate with Knee
60.20
4.00 End Plate with Knee
59.00
5.28 End Plate with Knee
56.57
4.00 End Plate with Knee
57.00
4.00 End Plate with Knee
55.71
6.10 End Plate with Knee
70.71
4.00 End Plate with Knee
71.14
4.00 End Plate with Knee
69.57
6.49 End Plate with Knee
65.44
4.00 End Plate with Knee
66.11
5.00 End Plate with Knee
62.27
62.82
71.64
68.00
72.07
69.87
5.00
5.15
6.00
6.32
6.64
8.17
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
Tebal
End
Plate
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Not Ok
Data output dengan diameter baut = 20 mm dan jarak tepi baut (S1) = 60 mm
Profil Balok
100 x 100 x 6 x 8
125 x 125 x 6.5 x 9
150 x 75 x 5 x 7
150 x 100 x 6 x 9
150 x 150 x 7 x 10
175 x 175 x 7.5 x 11
200 x 100 x 4.5 x 7
200 x 100 x 5.5 x 8
200 x 200 x 8 x 12
250 x 125 x 5 x 8
250 x 125 x 6 x 9
250 x 250 x 9 x 14
300 x 150 x 5.5 x 8
300 x 150 x 6.5 x 9
300 x 300 x 10 x 15
350 x 175 x 6 x 9
350 x 175 x 7 x 11
350 x 350 x 12 x 19
400 x 200 x 7 x 11
400 x 200 x 8 x 13
450 x 200 x 9 x 14
500 x 200 x 10 x 16
600 x 200 x 11 x 17
600 x 300 x 12 x 20
Jumlah Baut
8
8
4
8
8
12
12
12
12
16
16
16
16
16
16
20
20
20
24
24
24
28
32
32
Jarak
Tebal
Jenis End Plate
antar
las
baut (S)
34.00
4.00 End Plate with Knee
50.33
4.18 End Plate with Knee
70.00
4.64 End Plate
65.33
4.14 End Plate with Knee
66.33
4.54 End Plate with Knee
49.40
5.00 End Plate with Knee
59.60
3.00 End Plate with Knee
60.20
4.00 End Plate with Knee
59.00
5.28 End Plate with Knee
56.57
4.00 End Plate with Knee
57.00
4.00 End Plate with Knee
55.71
6.10 End Plate with Knee
70.71
4.00 End Plate with Knee
71.14
4.00 End Plate with Knee
69.57
6.49 End Plate with Knee
65.44
4.00 End Plate with Knee
66.11
5.00 End Plate with Knee
64.56
8.12 End Plate with Knee
62.27
5.00 End Plate with Knee
62.82
5.15 End Plate with Knee
71.64
6.00 End Plate with Knee
68.00
6.32 End Plate with Knee
72.07
6.64 End Plate with Knee
69.87
8.17 End Plate with Knee
Tebal
End
Plate
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Not Ok
Data output dengan diameter baut = 22 mm dan jarak tepi baut (S1) = 60 mm
Profil Balok
100 x 100 x 6 x 8
125 x 125 x 6.5 x 9
150 x 75 x 5 x 7
150 x 100 x 6 x 9
150 x 150 x 7 x 10
175 x 175 x 7.5 x 11
200 x 100 x 4.5 x 7
200 x 100 x 5.5 x 8
200 x 200 x 8 x 12
250 x 125 x 5 x 8
250 x 125 x 6 x 9
250 x 250 x 9 x 14
300 x 150 x 5.5 x 8
300 x 150 x 6.5 x 9
300 x 300 x 10 x 15
350 x 175 x 6 x 9
350 x 175 x 7 x 11
350 x 350 x 12 x 19
400 x 200 x 7 x 11
400 x 200 x 8 x 13
450 x 200 x 9 x 14
500 x 200 x 10 x 16
600 x 200 x 11 x 17
600 x 300 x 12 x 20
Jumlah Baut
8
8
4
8
8
12
12
12
12
16
16
16
16
16
16
20
20
20
24
24
24
28
32
32
Jarak
Tebal
Jenis End Plate
antar
las
baut (S)
34.00
4.00 End Plate with Knee
50.33
4.18 End Plate with Knee
70.00
4.64 End Plate
65.33
4.14 End Plate with Knee
66.33
4.54 End Plate with Knee
49.40
5.00 End Plate with Knee
59.60
3.00 End Plate with Knee
60.20
4.00 End Plate with Knee
59.00
5.28 End Plate with Knee
56.57
4.00 End Plate with Knee
57.00
4.00 End Plate with Knee
55.71
6.10 End Plate with Knee
70.71
4.00 End Plate with Knee
71.14
4.00 End Plate with Knee
69.57
6.49 End Plate with Knee
65.44
4.00 End Plate with Knee
66.11
5.00 End Plate with Knee
64.56
8.12 End Plate with Knee
62.27
5.00 End Plate with Knee
62.82
5.15 End Plate with Knee
71.64
6.00 End Plate with Knee
68.00
6.32 End Plate with Knee
72.07
6.64 End Plate with Knee
69.87
8.17 End Plate with Knee
Tebal
End
Plate
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Not Ok
Data output dengan diameter baut = 24 mm dan jarak tepi baut (S1) = 60 mm
Profil Balok
100 x 100 x 6 x 8
125 x 125 x 6.5 x 9
150 x 75 x 5 x 7
150 x 100 x 6 x 9
150 x 150 x 7 x 10
175 x 175 x 7.5 x 11
200 x 100 x 4.5 x 7
200 x 100 x 5.5 x 8
200 x 200 x 8 x 12
250 x 125 x 5 x 8
250 x 125 x 6 x 9
250 x 250 x 9 x 14
300 x 150 x 5.5 x 8
300 x 150 x 6.5 x 9
300 x 300 x 10 x 15
350 x 175 x 6 x 9
350 x 175 x 7 x 11
350 x 350 x 12 x 19
400 x 200 x 7 x 11
400 x 200 x 8 x 13
450 x 200 x 9 x 14
500 x 200 x 10 x 16
600 x 200 x 11 x 17
600 x 300 x 12 x 20
Jumlah Baut
8
8
4
8
8
12
12
12
12
16
16
16
16
16
16
20
20
20
24
24
24
28
32
32
Jarak
Tebal
Jenis End Plate
antar
las
baut (S)
34.00
4.00 End Plate with Knee
50.33
4.18 End Plate with Knee
70.00
4.64 End Plate
65.33
4.14 End Plate with Knee
66.33
4.54 End Plate with Knee
49.40
5.00 End Plate with Knee
59.60
3.00 End Plate with Knee
60.20
4.00 End Plate with Knee
59.00
5.28 End Plate with Knee
56.57
4.00 End Plate with Knee
57.00
4.00 End Plate with Knee
55.71
6.10 End Plate with Knee
70.71
4.00 End Plate with Knee
71.14
4.00 End Plate with Knee
69.57
6.49 End Plate with Knee
65.44
4.00 End Plate with Knee
66.11
5.00 End Plate with Knee
64.56
8.12 End Plate with Knee
62.27
5.00 End Plate with Knee
62.82
5.15 End Plate with Knee
71.64
6.00 End Plate with Knee
68.00
6.32 End Plate with Knee
72.07
6.64 End Plate with Knee
69.87
8.17 End Plate with Knee
Tebal
End
Plate
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Not Ok
Data output dengan diameter baut = 26 mm dan jarak tepi baut (S1) = 60 mm
Profil Balok
100 x 100 x 6 x 8
125 x 125 x 6.5 x 9
150 x 75 x 5 x 7
150 x 100 x 6 x 9
150 x 150 x 7 x 10
175 x 175 x 7.5 x 11
200 x 100 x 4.5 x 7
200 x 100 x 5.5 x 8
200 x 200 x 8 x 12
250 x 125 x 5 x 8
250 x 125 x 6 x 9
250 x 250 x 9 x 14
300 x 150 x 5.5 x 8
300 x 150 x 6.5 x 9
300 x 300 x 10 x 15
350 x 175 x 6 x 9
350 x 175 x 7 x 11
350 x 350 x 12 x 19
400 x 200 x 7 x 11
400 x 200 x 8 x 13
450 x 200 x 9 x 14
500 x 200 x 10 x 16
600 x 200 x 11 x 17
600 x 300 x 12 x 20
Jumlah Baut
8
8
4
8
8
12
12
12
12
16
16
16
16
16
16
20
20
20
24
24
24
28
32
32
Jarak
Tebal
Jenis End Plate
antar
las
baut (S)
34.00
4.00 End Plate with Knee
50.33
4.18 End Plate with Knee
70.00
4.64 End Plate
65.33
4.14 End Plate with Knee
66.33
4.54 End Plate with Knee
49.40
5.00 End Plate with Knee
59.60
3.00 End Plate with Knee
60.20
4.00 End Plate with Knee
59.00
5.28 End Plate with Knee
56.57
4.00 End Plate with Knee
57.00
4.00 End Plate with Knee
55.71
6.10 End Plate with Knee
70.71
4.00 End Plate with Knee
71.14
4.00 End Plate with Knee
69.57
6.49 End Plate with Knee
65.44
4.00 End Plate with Knee
66.11
5.00 End Plate with Knee
64.56
8.12 End Plate with Knee
62.27
5.00 End Plate with Knee
62.82
5.15 End Plate with Knee
71.64
6.00 End Plate with Knee
68.00
6.32 End Plate with Knee
72.07
6.64 End Plate with Knee
69.87
8.17 End Plate with Knee
Tebal
End
Plate
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Not Ok
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pembangunan di Indonesia saat ini mulai marak kembali setelah untuk
beberapa waktu sempat mengalami kelesuan sebagai akibat terjadinya krisis
moneter dan banyak dari bangunan–bangunan tersebut yang mengunakan baja
sebagai bahan konstruksi.
Setiap struktur merupakan rangkaian bagian-bagian tunggal yang harus
disambung satu sama lain, misalnya dengan menggunakan baut atau las. Dengan
berkembangnya teknologi komputasi berkembang pula metode analisis dan desain
struktur termasuk pula analisis dan desain sambungan menggunakan baut dan las
2
sehingga dihasilkan prosedur analisis dan desain yang tipikal. Perkembangan
teknologi komputasi ini menghasilkan peningkatan kecepatan dalam proses
analisis dan desain struktur dan secara menyeluruh akan mempersingkat waktu
pembangunan suatu struktur yang diharapkan dapat tercapai efisiensi biaya.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah melakukan perhitungan kebutuhan
alat penyambung baut dan las pada sambungan kaku antara balok-kolom tipe End
Plate dengan menggunakan program Microsoft Excel 2002.
1.3 Ruang Lingkup Pembahasan
Dalam penulisan tugas akhir ini akan dilakukan pembatasan-pembatasan
sebagai berikut :
1. Sambungan yang dibahas adalah sambungan kaku antara balok-kolom
tipe End Plate.
2. Sambungan antara balok ke end plate menggunakan las sudut dan
sambungan antara end plate ke flens kolom menggunakan baut mutu tinggi
(high strength bolt) yang direncanakan sebagai sambungan tipe tumpu
dengan jarak antar baut sama.
3. Sambungan direncanakan menurut kekuatan penuh balok
4. Balok menggunakan profil IWF tunggal, sokongan lateral pada ujung
ujung balok
5. Kolom menggunakan profil IWF tunggal
3
1.4 Sistematika Pembahasan
BAB 1
PENDAHULUAN
Terdiri dari latar belakang masalah, tujuan penulisan, ruang lingkup
pembahasan yang memberikan batasan-batasan didalam penulisan
tugas akhir ini, dan sistematika pembahasan.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
Menjelaskan tentang alat sambung struktural, jenis baut yang dipakai,
kuat rencana baut, tata letak baut, dan sambungan balok-kolom.
BAB 3
ANALISIS SAMBUNGAN
Menjelaskan data input, prosedur perhitungan, output dan diagram alir.
BAB 4
STUDI KASUS
Terdiri dari data kasus kemudian dihitung dengan program tersebut
dan diverifikasi dengan menggunakan hitungan manual.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
Menguraikan kesimpulan dengan melihat analisa dari hitungan yang
diselesaikan secara manual maupun dengan program komputer
kemudian dibuat saran-saran yang diperlukan untuk melengkapi
kekurangan dari tugas akhir ini.
69
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan perhitungan-perhitungan dan pembahasan yang telah
dilakukan pada bab sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa :
1. Dengan standar baru yaitu menurut Tata Cara Perencanaan Struktur Baja
Untuk Bangunan Gedung (SNI 03 – 1729 – 2002) maka tahap perhitungan
menjadi lebih tipikal sehingga dapat dibuat suatu program perhitungan yang
sangat sederhana.
70
2. Program Microsoft Excel yang telah dibuat dapat digunakan untuk
merencanakan sambungan tipe end plate berdasarkan kekuatan penuh dari
balok yang menggunakan profil yang datanya telah dibuat atau menggunakan
profil balok yang diinput oleh pemakai.
3. Jumlah baut yang dibutuhkan diperhitungkan terhadap kombinasi gaya geser
dan gaya tarik serta harus memenuhi syarat batas jumlah baut berdasarkan tata
letak baut.
4. Tebal las yang dipergunakan diperhitungkan terhadap gaya maksimum yang
bekerja pada satu satuan panjang las serta harus memenuhi syarat batas tebal
las sudut.
5. Sambungan tipe end plate with knee connection dipergunakan apabila
kekuatan alat penyambung pada sambungan tipe end plate tidak kuat menahan
kekuatan balok
5.2 Saran
Berdasarkan proses pembuatan, perhitungan-perhitungan dan pembahasan
yang telah dilakukan pada bab sebelumnya, dapat disarankan dicoba tipe profil
baja lain dan analisis program dilakukan untuk sambungan kaku balok – kolom
tipe end plate dengan setengah knee.
DAFTAR PUSTAKA
1. AISC, (1999), Load and Resistance Factor Design Specification for
Structural Steel Buildings, American Institute of Steel Construction, Chicago
2. Badan Standardisasi Nasional, (2002), Tata Cara Perencanaan Struktur Baja
untuk Bangunan Gedung (SNI 03 – 1729 – 2002)
3. Gunung Garuda, (1999), Products Catalogue, P.T.Gunung Garuda, Bekasi
4. Johnson, John E. & Salmon, Charles G., (1990), Struktur Baja:Desain dan
Perilaku dengan Penekanan pada LRFD, jilid 1, Terjemahan Penerbit
Gramedia
5. Johnson, John E. & Salmon, Charles G., (1990), Struktur Baja:Desain dan
Perilaku dengan Penekanan pada LRFD, jilid 2, Terjemahan Penerbit
Gramedia
6. Kulak, Geoffrey L. et.al, (1987), Guide to Design Criteria for Bolted and
Riveted Joints, 2nd Edition, John Wiley & Sons, New York
7. McCormac, Jack C, & Nelson, James K. Jr., (2003), Structural Steel Design:
LRFD Method, Pearson Education, New Jersey
71
TIPE END PLATE MENURUT TATA CARA PERENCANAAN
STRUKTUR BAJA UNTUK BANGUNAN GEDUNG (SNI 03 –
1729 – 2002) MENGGUNAKAN MICROSOFT EXCEL 2002
Henny Uliani
NRP : 0021044
Pembimbing Utama : Daud R. Wiyono, Ir., M.Sc
Pembimbing Pendamping : Noek Sulandari, Ir., M.Sc
UNIVESITAS KRISTEN MARANATHA
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK SIPIL
BANDUNG
ABSTRAK
Dalam perancangan rangka baja akan selalu berkaitan dengan detailing
sambungan termasuk detailing sambungan sambungan balok kolom. Agar
perancangan rangka baja dapat dilakukan dengan cepat, pemanfaatan program
perhitungan sambungan akan sangat membantu. Seiring dengan berkembangnya
ilmu pengetahuan dan program-program komputer untuk mendesain suatu struktur
bangunan, pada Tugas Akhir ini menggunakan Microsoft Excel 2002 untuk
mendesain sambungan kaku balok kolom tersebut.
Tugas Akhir ini membahas perencanaan sambungan kaku balok-kolom
tipe End Plate menurut Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan
Gedung (SNI 03 – 1929 - 2002) dengan memanfaatkan Program Microsoft Excel
2002. Perencanaan sambungan menurut kekuatan penuh balok.
Dengan menginputkan data profil balok hasil desain struktur serta
menentukan pilihan baut, end plate dan mutu bahan las akan diperoleh output
berupa kebutuhan jumlah baut, ketentuan jarak baut serta tebal las
iii
DAFTAR ISI
SURAT KETERANGAN TUGAS AKHIR
i
SURAT KETERANGAN SELESAI TUGAS AKHIR
ii
ABSTRAK
iii
PRAKATA
iv
DAFTAR ISI
vi
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
ix
xiii
DAFTAR GAMBAR
xv
DAFTAR TABEL
BAB 1
BAB 2
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah ……………………………………..
1
1.2 Tujuan Penulisan …………………………………………….
2
1.3 Ruang Lingkup Pembahasan ………………………………...
2
1.4 Sistematika Penulisan ………………………………………..
3
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Alat Sambung Struktural …………………………………….
4
2.2 Jenis Baut …………………………………………………….
5
2.3 Kekuatan Baut ……………………………………………….
7
2.3.1 Kuat Rencana Baut Yang Memikul Gaya Geser …….
8
2.3.2 Kuat Rencana Baut Yang Memikul Gaya Tarik ……..
9
2.3.3 Kuat Rencana Baut Yang Memikul Kombinasi Geser
dan Tarik ……………………………………………..
9
2.3.4 Kuat Rencana Tumpu ………………………………..
10
vi
2.3.5 Jarak Minimum Antar Baut …………………………..
11
2.3.6 Jarak Tepi Minimum …………………………………
11
2.3.7 Jarak Maksimum Antar Baut ........................................
11
2.3.8 Jarak Tepi Maksimum ………………………………..
12
2.4 Kekuatan Las ............................................................................
12
2.4.1 Ukuran Las Sudut …………………………………….
14
2.4.2 Ukuran Minimum Las Sudut …………………………
14
2.4.3 Ukuran Maksimum Las Sudut ………………………..
15
2.4.4 Panjang Efektif ……………………………………….
15
2.4.5 Luas Efektif ..................................................................
15
2.4.6 Kuat Rencana Las Sudut ……………………………..
15
2.5 Perencanaan Sambungan Menurut Kekuatan Penuh Balok ….
16
2.5.1 Kuat Lentur Rencana …………………………………
16
2.5.2 Kuat Geser Rencana ………………………………….
22
2.6 Sambungan Balok – Kolom ………………………………….
23
2.7 Sambungan Balok – Kolom Tipe End Plate ………………....
25
BAB 3 ANALISIS SAMBUNGAN
3.1 Data Input …………………………………………………….
28
3.2 Prosedur Perhitungan Pada Studi Kasus ……………………..
30
3.2.1 Menentukan Kuat Lentur Rencana (ΦMn) …………...
30
3.2.2 Menentukan Kuat Geser Rencana (ΦVn) …………….
32
3.2.3 Menentukan Jumlah Baut …………………………….
33
3.2.4 Menentukan Tebal Las ……………………………….
36
3.2.5 Pemeriksaan Tebal End Plate ………………………...
37
vii
3.3 Data Output …………………………………………………..
37
3.4 Diagram Alir …………………………………………………
38
BAB 4 STUDI KASUS
4.1 Data Kasus …………………………………………………...
50
4.2 Penyelesaian Dengan Hitungan Manual ……………………..
52
4.2.1 Menentukan Kuat Lentur Rencana (ΦMn) …………...
52
4.2.2 Menentukan Kuat Geser Rencana (ΦVn) …………….
56
4.2.3 Menentukan Jumlah Baut …………………………….
57
4.2.4 Menentukan Tebal Las ……………………………….
62
4.2.5 Pemeriksaan Tebal End Plate ………………………...
64
4.3 Penyelesaian Dengan Program Microsoft Excel 2002 ………
65
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan …………………………………………………..
69
5.2 Saran …………………………………………………………
70
DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………….
71
LAMPIRAN
viii
DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN
Ab
= Luas bruto penampang baut pada daerah tak berulir, mm2
An
= Luas bersih baut yang merupakan luas pada bagian yang berulir, mm2
b
= Lebar pelat atau penampang, mm
Cb
= Koefisien pengali tekuk torsi lateral
d
= Tinggi penampang, mm
db
= Diameter baut nominal pada daerah tak berulir, mm
d*
= Total tinggi bidang kontak profil ke end plate, mm
E
= Modulus elastisitas baja, MPa
e
= Eksentrisitas profil baja, mm
f1,f2
= Konstanta tegangan dalam perhitungan ft, MPa
fr
= Tegangan sisa, MPa
ft
= Tegangan tarik dengan memperhitungkan ada atau tidaknya ulir baut
pada bidang geser, MPa
fu
= Tegangan tarik putus, Mpa
fub
= Tegangan tarik putus bahan baut, Mpa
fuv
= Tegangan geser akibat beban terfaktor pada suatu baut, MPa
fuw
= Tegangan tarik putus material las, MPa
fy
= Tegangan leleh baja, MPa
G
= Modulus geser baja, MPa
h
= Tinggi bersih penampang, mm
Iw
= Konstanta puntir lengkung, mm4
Iy
= Momen Inersia terhadap sumbu lemah, mm4
ix
J
= Konstanta puntir torsi, mm4
kn
= Koefisien tekuk geser pelat
L
= Panjang bentang antara dua pengekang lateral yang berdekatan, mm
Lp
= Panjang bentang maksimum untuk balok yang mampu menerima
momen plastis, mm
Lr
= Panjang bentang minumum untuk balok yang kekuatannya mulai
ditentukan oleh momen kritis tekuk torsi lateral, mm
Md
= Kuat lentur rencana, Nmm
Mn
= Kuat lentur nominal balok,Nmm
Mp
= Momen lentur yang menyebabkan seluruh penampang mengalami
tegangan leleh, Nmm
Mr
= Momen batas tekuk, Nmm
Mu
= Momen lentur terfaktor atau momen perlu, Nmm
My
= Momen lentur yang menyebabkan serat terluar penampang mencapai
tegangan leleh, Nmm
m
= Jumlah bidang geser
n
= Jumlah baut
R
= Gaya maksimum yang bekerja pada satu satuan panjang las, N
Rd
= Kuat rencana, N
Rn
= Kuat nominal, N
Rnw
= Kuat nominal sambungan las, N
Ru
= Beban terfaktor atau kuat perlu, N
r
= Radius girasi, mm
r1,r2
= Faktor modifikasi tegangan untuk memperhitungkan ada atau tidak
x
adanya ulir baut pada bidang geser
ry
= Jari-jari girasi komponen struktur terhadap sumbu y-y, mm
S
= Jarak antar baut, mm
S1
= Jarak baut ke tepi pelat, mm
Sx
= Momen perlawanan elastis terhadap sumbu x, mm3
Sy
= Momen perlawanan elastis terhadap sumbu y, mm3
Td
= Kuat tarik rencana, N
Tn
= Kuat tarik nominal, N
Tu
= Beban tarik terfaktor, N
tb
= Tebal pelat badan, mm
tp
= Tebal pelat, mm
ts
= Tebal pelat sayap, mm
tt
= Tebal rencana las, mm
tw
= Tebal kaki las sudut, mm
Vd
= Kuat geser rencana, mm
Vn
= Kuat geser nominal, mm
Vu
= Kuat geser terfaktor, mm
X1
= Koefisien untuk perhitungan momen tekuk torsi lateral, MPa
X2
= Koefisien untuk perhitungan momen tekuk torsi lateral, mm 4 N
Z
= Modulus penampang plastis, mm3
λ
= Kelangsingan
λb
= Perbandingan tinggi badan terhadap tebal badan
λp
= Batas maksimum untuk penampang kompak
λr
= Batas maksimum untuk penampang tak kompak
xi
λs
= Perbandingan lebar sayap terhadap tebal sayap
Φ
= Faktor reduksi
φf
= Faktor reduksi kekuatan untuk retak
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Tipe-tipe penyambung
Gambar 2.2
Baut struktur heks tebal dan mur tebal berat
Gambar 2.3
Bentuk-bentuk kegagalan pada sambungan dengan baut
Gambar 2.4
Tipe-tipe las
Gambar 2.5
Kegunaan las sudut
Gambar 2.6
Kemungkinan penampang melintang las sudut
Gambar 2.7
Profil I
Gambar 2.8
Tipe-tipe tumpuan lateral definit
Gambar 2.9
Contoh berbagai nilai Cb
Gambar 2.10 Sambungan kolom ke balok menerus: Penyambungan las ke flens
kolom.
Gambar 2.11 Sambungan kolom ke balok menerus : penyambungan baut.
Gambar 2.12 Sambungan kaku balok-kolom tipe end-plate
Gambar 2.13 Sambungan kaku balok-kolom tipe end-plate with knee connection
Gambar 3.1
End plate connection
Gambar 3.2
End plate with knee connection
Gambar 3.3
Diagram alir desain
Gambar 3.4
Diagram alir input data
Gambar 3.5.1 Diagram alir kuat lentur rencana bagian 1
Gambar 3.5.2 Diaram alir kuat lentur rencana bagian 2
Gambar 3.5.3 Diagram alir kuat lentur rencana bagian 3
Gambar 3.6
Diagram alir kuat geser rencana
xiii
Gambar 3.7.1 Diagram alir jumlah baut bagian 1
Gambar 3.7.2 Diagram alir jumlah baut bagian 2
Gambar 3.7.3 Diagram alir jumlah baut bagian 3
Gambar 3.7.4 Diagram alir jumlah baut bagian 4
Gambar 3.8
Diagram alir tebal las
Gambar 3.9
Diagram alir tebal end plate
Gambar 4.1
Nilai Cb
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Dimensi baut A325 dan A490
Tabel 2.2 Jarak tepi minimum
Tabel 2.3 Ukuran minimum las sudut
Tabel 3.1 Sifat mekanis baja struktural
xv
Data Material
Mutu
Baja
BJ 37
fr
E
MPa
MPa
70 200,000
G
MPa
80,000
L
mm
5,000
Cb
1.56
kn
Pada daerah
geser
5 tanpa ulir
f ub
tp
fuw
MPa mm MPa
825
5 410
Data output dengan diameter baut = 16 mm dan jarak tepi baut (S1) = 60 mm
Profil Balok
100 x 100 x 6 x 8
125 x 125 x 6.5 x 9
150 x 75 x 5 x 7
150 x 100 x 6 x 9
150 x 150 x 7 x 10
175 x 175 x 7.5 x 11
200 x 100 x 4.5 x 7
200 x 100 x 5.5 x 8
200 x 200 x 8 x 12
250 x 125 x 5 x 8
250 x 125 x 6 x 9
250 x 250 x 9 x 14
300 x 150 x 5.5 x 8
300 x 150 x 6.5 x 9
300 x 300 x 10 x 15
350 x 175 x 6 x 9
350 x 175 x 7 x 11
350 x 350 x 12 x 19
400 x 200 x 7 x 11
400 x 200 x 8 x 13
450 x 200 x 9 x 14
500 x 200 x 10 x 16
600 x 200 x 11 x 17
600 x 300 x 12 x 20
Jumlah Baut
8
8
4
8
8
12
12
12
12
16
16
16
16
16
Perbesar
Diameter Baut
20
20
Perbesar
Diameter Baut
24
24
24
28
32
32
Jarak
Tebal
Jenis End Plate
antar
las
baut (S)
34.00
4.00 End Plate with Knee
50.33
4.18 End Plate with Knee
70.00
4.64 End Plate
65.33
4.14 End Plate with Knee
66.33
4.54 End Plate with Knee
49.40
5.00 End Plate with Knee
59.60
3.00 End Plate with Knee
60.20
4.00 End Plate with Knee
59.00
5.28 End Plate with Knee
56.57
4.00 End Plate with Knee
57.00
4.00 End Plate with Knee
55.71
6.10 End Plate with Knee
70.71
4.00 End Plate with Knee
71.14
4.00 End Plate with Knee
Tebal
End
Plate
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
65.44
66.11
4.00 End Plate with Knee
5.00 End Plate with Knee
Ok
Ok
62.27
62.82
71.64
68.00
72.07
69.87
5.00
5.15
6.00
6.32
6.64
8.17
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Not Ok
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
Data output dengan diameter baut = 18 mm dan jarak tepi baut (S1) = 60 mm
Profil Balok
Jumlah Baut
100 x 100 x 6 x 8
125 x 125 x 6.5 x 9
150 x 75 x 5 x 7
150 x 100 x 6 x 9
150 x 150 x 7 x 10
175 x 175 x 7.5 x 11
200 x 100 x 4.5 x 7
200 x 100 x 5.5 x 8
200 x 200 x 8 x 12
250 x 125 x 5 x 8
250 x 125 x 6 x 9
250 x 250 x 9 x 14
300 x 150 x 5.5 x 8
300 x 150 x 6.5 x 9
300 x 300 x 10 x 15
350 x 175 x 6 x 9
350 x 175 x 7 x 11
8
8
4
8
8
12
12
12
12
16
16
16
16
16
16
20
20
350 x 350 x 12 x 19
400 x 200 x 7 x 11
400 x 200 x 8 x 13
450 x 200 x 9 x 14
500 x 200 x 10 x 16
600 x 200 x 11 x 17
600 x 300 x 12 x 20
Perbesar
Diameter Baut
24
24
24
28
32
32
Jarak
Tebal
Jenis End Plate
antar
las
baut (S)
34.00
4.00 End Plate with Knee
50.33
4.18 End Plate with Knee
70.00
4.64 End Plate
65.33
4.14 End Plate with Knee
66.33
4.54 End Plate with Knee
49.40
5.00 End Plate with Knee
59.60
3.00 End Plate with Knee
60.20
4.00 End Plate with Knee
59.00
5.28 End Plate with Knee
56.57
4.00 End Plate with Knee
57.00
4.00 End Plate with Knee
55.71
6.10 End Plate with Knee
70.71
4.00 End Plate with Knee
71.14
4.00 End Plate with Knee
69.57
6.49 End Plate with Knee
65.44
4.00 End Plate with Knee
66.11
5.00 End Plate with Knee
62.27
62.82
71.64
68.00
72.07
69.87
5.00
5.15
6.00
6.32
6.64
8.17
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
End Plate with Knee
Tebal
End
Plate
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Not Ok
Data output dengan diameter baut = 20 mm dan jarak tepi baut (S1) = 60 mm
Profil Balok
100 x 100 x 6 x 8
125 x 125 x 6.5 x 9
150 x 75 x 5 x 7
150 x 100 x 6 x 9
150 x 150 x 7 x 10
175 x 175 x 7.5 x 11
200 x 100 x 4.5 x 7
200 x 100 x 5.5 x 8
200 x 200 x 8 x 12
250 x 125 x 5 x 8
250 x 125 x 6 x 9
250 x 250 x 9 x 14
300 x 150 x 5.5 x 8
300 x 150 x 6.5 x 9
300 x 300 x 10 x 15
350 x 175 x 6 x 9
350 x 175 x 7 x 11
350 x 350 x 12 x 19
400 x 200 x 7 x 11
400 x 200 x 8 x 13
450 x 200 x 9 x 14
500 x 200 x 10 x 16
600 x 200 x 11 x 17
600 x 300 x 12 x 20
Jumlah Baut
8
8
4
8
8
12
12
12
12
16
16
16
16
16
16
20
20
20
24
24
24
28
32
32
Jarak
Tebal
Jenis End Plate
antar
las
baut (S)
34.00
4.00 End Plate with Knee
50.33
4.18 End Plate with Knee
70.00
4.64 End Plate
65.33
4.14 End Plate with Knee
66.33
4.54 End Plate with Knee
49.40
5.00 End Plate with Knee
59.60
3.00 End Plate with Knee
60.20
4.00 End Plate with Knee
59.00
5.28 End Plate with Knee
56.57
4.00 End Plate with Knee
57.00
4.00 End Plate with Knee
55.71
6.10 End Plate with Knee
70.71
4.00 End Plate with Knee
71.14
4.00 End Plate with Knee
69.57
6.49 End Plate with Knee
65.44
4.00 End Plate with Knee
66.11
5.00 End Plate with Knee
64.56
8.12 End Plate with Knee
62.27
5.00 End Plate with Knee
62.82
5.15 End Plate with Knee
71.64
6.00 End Plate with Knee
68.00
6.32 End Plate with Knee
72.07
6.64 End Plate with Knee
69.87
8.17 End Plate with Knee
Tebal
End
Plate
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Not Ok
Data output dengan diameter baut = 22 mm dan jarak tepi baut (S1) = 60 mm
Profil Balok
100 x 100 x 6 x 8
125 x 125 x 6.5 x 9
150 x 75 x 5 x 7
150 x 100 x 6 x 9
150 x 150 x 7 x 10
175 x 175 x 7.5 x 11
200 x 100 x 4.5 x 7
200 x 100 x 5.5 x 8
200 x 200 x 8 x 12
250 x 125 x 5 x 8
250 x 125 x 6 x 9
250 x 250 x 9 x 14
300 x 150 x 5.5 x 8
300 x 150 x 6.5 x 9
300 x 300 x 10 x 15
350 x 175 x 6 x 9
350 x 175 x 7 x 11
350 x 350 x 12 x 19
400 x 200 x 7 x 11
400 x 200 x 8 x 13
450 x 200 x 9 x 14
500 x 200 x 10 x 16
600 x 200 x 11 x 17
600 x 300 x 12 x 20
Jumlah Baut
8
8
4
8
8
12
12
12
12
16
16
16
16
16
16
20
20
20
24
24
24
28
32
32
Jarak
Tebal
Jenis End Plate
antar
las
baut (S)
34.00
4.00 End Plate with Knee
50.33
4.18 End Plate with Knee
70.00
4.64 End Plate
65.33
4.14 End Plate with Knee
66.33
4.54 End Plate with Knee
49.40
5.00 End Plate with Knee
59.60
3.00 End Plate with Knee
60.20
4.00 End Plate with Knee
59.00
5.28 End Plate with Knee
56.57
4.00 End Plate with Knee
57.00
4.00 End Plate with Knee
55.71
6.10 End Plate with Knee
70.71
4.00 End Plate with Knee
71.14
4.00 End Plate with Knee
69.57
6.49 End Plate with Knee
65.44
4.00 End Plate with Knee
66.11
5.00 End Plate with Knee
64.56
8.12 End Plate with Knee
62.27
5.00 End Plate with Knee
62.82
5.15 End Plate with Knee
71.64
6.00 End Plate with Knee
68.00
6.32 End Plate with Knee
72.07
6.64 End Plate with Knee
69.87
8.17 End Plate with Knee
Tebal
End
Plate
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Not Ok
Data output dengan diameter baut = 24 mm dan jarak tepi baut (S1) = 60 mm
Profil Balok
100 x 100 x 6 x 8
125 x 125 x 6.5 x 9
150 x 75 x 5 x 7
150 x 100 x 6 x 9
150 x 150 x 7 x 10
175 x 175 x 7.5 x 11
200 x 100 x 4.5 x 7
200 x 100 x 5.5 x 8
200 x 200 x 8 x 12
250 x 125 x 5 x 8
250 x 125 x 6 x 9
250 x 250 x 9 x 14
300 x 150 x 5.5 x 8
300 x 150 x 6.5 x 9
300 x 300 x 10 x 15
350 x 175 x 6 x 9
350 x 175 x 7 x 11
350 x 350 x 12 x 19
400 x 200 x 7 x 11
400 x 200 x 8 x 13
450 x 200 x 9 x 14
500 x 200 x 10 x 16
600 x 200 x 11 x 17
600 x 300 x 12 x 20
Jumlah Baut
8
8
4
8
8
12
12
12
12
16
16
16
16
16
16
20
20
20
24
24
24
28
32
32
Jarak
Tebal
Jenis End Plate
antar
las
baut (S)
34.00
4.00 End Plate with Knee
50.33
4.18 End Plate with Knee
70.00
4.64 End Plate
65.33
4.14 End Plate with Knee
66.33
4.54 End Plate with Knee
49.40
5.00 End Plate with Knee
59.60
3.00 End Plate with Knee
60.20
4.00 End Plate with Knee
59.00
5.28 End Plate with Knee
56.57
4.00 End Plate with Knee
57.00
4.00 End Plate with Knee
55.71
6.10 End Plate with Knee
70.71
4.00 End Plate with Knee
71.14
4.00 End Plate with Knee
69.57
6.49 End Plate with Knee
65.44
4.00 End Plate with Knee
66.11
5.00 End Plate with Knee
64.56
8.12 End Plate with Knee
62.27
5.00 End Plate with Knee
62.82
5.15 End Plate with Knee
71.64
6.00 End Plate with Knee
68.00
6.32 End Plate with Knee
72.07
6.64 End Plate with Knee
69.87
8.17 End Plate with Knee
Tebal
End
Plate
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Not Ok
Data output dengan diameter baut = 26 mm dan jarak tepi baut (S1) = 60 mm
Profil Balok
100 x 100 x 6 x 8
125 x 125 x 6.5 x 9
150 x 75 x 5 x 7
150 x 100 x 6 x 9
150 x 150 x 7 x 10
175 x 175 x 7.5 x 11
200 x 100 x 4.5 x 7
200 x 100 x 5.5 x 8
200 x 200 x 8 x 12
250 x 125 x 5 x 8
250 x 125 x 6 x 9
250 x 250 x 9 x 14
300 x 150 x 5.5 x 8
300 x 150 x 6.5 x 9
300 x 300 x 10 x 15
350 x 175 x 6 x 9
350 x 175 x 7 x 11
350 x 350 x 12 x 19
400 x 200 x 7 x 11
400 x 200 x 8 x 13
450 x 200 x 9 x 14
500 x 200 x 10 x 16
600 x 200 x 11 x 17
600 x 300 x 12 x 20
Jumlah Baut
8
8
4
8
8
12
12
12
12
16
16
16
16
16
16
20
20
20
24
24
24
28
32
32
Jarak
Tebal
Jenis End Plate
antar
las
baut (S)
34.00
4.00 End Plate with Knee
50.33
4.18 End Plate with Knee
70.00
4.64 End Plate
65.33
4.14 End Plate with Knee
66.33
4.54 End Plate with Knee
49.40
5.00 End Plate with Knee
59.60
3.00 End Plate with Knee
60.20
4.00 End Plate with Knee
59.00
5.28 End Plate with Knee
56.57
4.00 End Plate with Knee
57.00
4.00 End Plate with Knee
55.71
6.10 End Plate with Knee
70.71
4.00 End Plate with Knee
71.14
4.00 End Plate with Knee
69.57
6.49 End Plate with Knee
65.44
4.00 End Plate with Knee
66.11
5.00 End Plate with Knee
64.56
8.12 End Plate with Knee
62.27
5.00 End Plate with Knee
62.82
5.15 End Plate with Knee
71.64
6.00 End Plate with Knee
68.00
6.32 End Plate with Knee
72.07
6.64 End Plate with Knee
69.87
8.17 End Plate with Knee
Tebal
End
Plate
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Not Ok
Ok
Ok
Ok
Ok
Not Ok
Not Ok
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pembangunan di Indonesia saat ini mulai marak kembali setelah untuk
beberapa waktu sempat mengalami kelesuan sebagai akibat terjadinya krisis
moneter dan banyak dari bangunan–bangunan tersebut yang mengunakan baja
sebagai bahan konstruksi.
Setiap struktur merupakan rangkaian bagian-bagian tunggal yang harus
disambung satu sama lain, misalnya dengan menggunakan baut atau las. Dengan
berkembangnya teknologi komputasi berkembang pula metode analisis dan desain
struktur termasuk pula analisis dan desain sambungan menggunakan baut dan las
2
sehingga dihasilkan prosedur analisis dan desain yang tipikal. Perkembangan
teknologi komputasi ini menghasilkan peningkatan kecepatan dalam proses
analisis dan desain struktur dan secara menyeluruh akan mempersingkat waktu
pembangunan suatu struktur yang diharapkan dapat tercapai efisiensi biaya.
1.2 Tujuan Penulisan
Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah melakukan perhitungan kebutuhan
alat penyambung baut dan las pada sambungan kaku antara balok-kolom tipe End
Plate dengan menggunakan program Microsoft Excel 2002.
1.3 Ruang Lingkup Pembahasan
Dalam penulisan tugas akhir ini akan dilakukan pembatasan-pembatasan
sebagai berikut :
1. Sambungan yang dibahas adalah sambungan kaku antara balok-kolom
tipe End Plate.
2. Sambungan antara balok ke end plate menggunakan las sudut dan
sambungan antara end plate ke flens kolom menggunakan baut mutu tinggi
(high strength bolt) yang direncanakan sebagai sambungan tipe tumpu
dengan jarak antar baut sama.
3. Sambungan direncanakan menurut kekuatan penuh balok
4. Balok menggunakan profil IWF tunggal, sokongan lateral pada ujung
ujung balok
5. Kolom menggunakan profil IWF tunggal
3
1.4 Sistematika Pembahasan
BAB 1
PENDAHULUAN
Terdiri dari latar belakang masalah, tujuan penulisan, ruang lingkup
pembahasan yang memberikan batasan-batasan didalam penulisan
tugas akhir ini, dan sistematika pembahasan.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
Menjelaskan tentang alat sambung struktural, jenis baut yang dipakai,
kuat rencana baut, tata letak baut, dan sambungan balok-kolom.
BAB 3
ANALISIS SAMBUNGAN
Menjelaskan data input, prosedur perhitungan, output dan diagram alir.
BAB 4
STUDI KASUS
Terdiri dari data kasus kemudian dihitung dengan program tersebut
dan diverifikasi dengan menggunakan hitungan manual.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
Menguraikan kesimpulan dengan melihat analisa dari hitungan yang
diselesaikan secara manual maupun dengan program komputer
kemudian dibuat saran-saran yang diperlukan untuk melengkapi
kekurangan dari tugas akhir ini.
69
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan perhitungan-perhitungan dan pembahasan yang telah
dilakukan pada bab sebelumnya, dapat disimpulkan bahwa :
1. Dengan standar baru yaitu menurut Tata Cara Perencanaan Struktur Baja
Untuk Bangunan Gedung (SNI 03 – 1729 – 2002) maka tahap perhitungan
menjadi lebih tipikal sehingga dapat dibuat suatu program perhitungan yang
sangat sederhana.
70
2. Program Microsoft Excel yang telah dibuat dapat digunakan untuk
merencanakan sambungan tipe end plate berdasarkan kekuatan penuh dari
balok yang menggunakan profil yang datanya telah dibuat atau menggunakan
profil balok yang diinput oleh pemakai.
3. Jumlah baut yang dibutuhkan diperhitungkan terhadap kombinasi gaya geser
dan gaya tarik serta harus memenuhi syarat batas jumlah baut berdasarkan tata
letak baut.
4. Tebal las yang dipergunakan diperhitungkan terhadap gaya maksimum yang
bekerja pada satu satuan panjang las serta harus memenuhi syarat batas tebal
las sudut.
5. Sambungan tipe end plate with knee connection dipergunakan apabila
kekuatan alat penyambung pada sambungan tipe end plate tidak kuat menahan
kekuatan balok
5.2 Saran
Berdasarkan proses pembuatan, perhitungan-perhitungan dan pembahasan
yang telah dilakukan pada bab sebelumnya, dapat disarankan dicoba tipe profil
baja lain dan analisis program dilakukan untuk sambungan kaku balok – kolom
tipe end plate dengan setengah knee.
DAFTAR PUSTAKA
1. AISC, (1999), Load and Resistance Factor Design Specification for
Structural Steel Buildings, American Institute of Steel Construction, Chicago
2. Badan Standardisasi Nasional, (2002), Tata Cara Perencanaan Struktur Baja
untuk Bangunan Gedung (SNI 03 – 1729 – 2002)
3. Gunung Garuda, (1999), Products Catalogue, P.T.Gunung Garuda, Bekasi
4. Johnson, John E. & Salmon, Charles G., (1990), Struktur Baja:Desain dan
Perilaku dengan Penekanan pada LRFD, jilid 1, Terjemahan Penerbit
Gramedia
5. Johnson, John E. & Salmon, Charles G., (1990), Struktur Baja:Desain dan
Perilaku dengan Penekanan pada LRFD, jilid 2, Terjemahan Penerbit
Gramedia
6. Kulak, Geoffrey L. et.al, (1987), Guide to Design Criteria for Bolted and
Riveted Joints, 2nd Edition, John Wiley & Sons, New York
7. McCormac, Jack C, & Nelson, James K. Jr., (2003), Structural Steel Design:
LRFD Method, Pearson Education, New Jersey
71