11 Baut Eksentris

Pertemuan XI :

SAMBUNGAN BAUT

dengan EKSENTRISITAS

(

Bolt Connection with Eccentricity

)

Mata Kuliah : Struktur Baja Kode MK : TKS 4019 Pengampu : Achfas Zacoeb

Jenis sambungan yang sering terdapat gaya dalam momen dan gaya lintang ditemukan pada struktur sambungan antara balok dan kolom, sambungan konsol pada kolom, juga terdapat pada sambungan balok gelagar, seperti pada gambar di bawah :

Pendahuluan

Apabila suatu kumpulan baut menahan momen terfaktor, maka setiap baut akan mendapat gaya yang besarnya sebanding dengan jarak dari titik pusat kumpulan baut ke baut yang bersangkutan, yang dihitung sebagai berikut :

Momen :

M = K₁.r₁ + K₂.r₂ + … + K_n.r_n (1) dengan :

M = momen yang bekerja pada kumpulan baut.

K = gaya pada baut.

r = jarak antara baut dengan pusat berat kumpulan baut (menjadi lengan gaya K).

Analisa Elastis Pemikul M

Analisa Elastis Pemikul M

₍

_lanjutan

₎

Perbandingan antara gaya K dengan jarak r :

Analisa Elastis Pemikul M

₍

_lanjutan

₎

Dari (1), (2) dan (3) diperoleh :

Resultan gaya pada paku ke n :

�_�= �.�� �+ � �=� �=

(6)

Komponen gaya pada sumbu X dan Y pada paku ke n :

�� = �. �

�+ � �=� �=

�� = �. �

�+ � �=�

�= (7)

Analisa Elastis Pemikul M

₍

_lanjutan

₎

Gambar 2. Struktur konsol memikul beban terfaktor P.

Komponen-komponen gaya terfaktor yang bekerja pada tiap baut :

Analisa Elastis Pemikul M dan D

(

lanjutan

)

komponen gaya ke bawah dan ke kiri dianggap negatif.

Analisa Elastis Pemikul M dan D

Besar resultan gaya pada tiap paku diberikan oleh pers. (9) :

� = � + ∆� + � + ∆� (9)

� = � + � − ∆�

� = −� + −� − ∆�

Analisa Elastis Pemikul M dan D

(

lanjutan

)

Selanjutnya perhitungan gaya-gaya resultan seluruh baut dapat dilakukan dengan menggunakan Tabel 1 :

Tabel 1. Perhitungan gaya resultan baut

Analisa Elastis Pemikul M dan D

Tidak Simetris Satu Arah

Gambar 3. Struktur konsol dengan susunan baut

tidak simetris satu arah.

Letak sumbu Y dapat dicari dengan cara statis momen, yaitu :

- Statis momen terhadap sisi kiri :

5� . = � . +

= � ._5�+ (10)

- Statis momen terhadap sisi kanan :

5� . = � . +

= � ._5�+ (11)

Maka eksentrisitas :

� = � + � + (12)

Tidak Simetris Dua Arah

Gambar 4. Struktur konsol dengan susunan baut

tidak simetris dua arah.

Letak sumbu X dapat dicari dengan cara statis momen, yaitu :

- Statis momen terhadap sisi atas :

5� . = � . � + � + � . �

= � . �� +�� + � . ��

5� (13)

- Statis momen terhadap sisi bawah :

5� . = � . � + � + � . �

= � . �� +�� + � . ��

5� (14)

Maka eksentrisitas :

� = � + (15)

Struktur konsol dengan susunan baut dua arah.

Contoh Soal

Sebuah konstruksi pelat konsol memikul gaya terfaktor P = 8 ton dengan arah 60o _{dengan garis horisontal, disambung pada kolom WF}

350.250.8.12 dengan memakai baut biasa dengan diameter d = 1/2” = 12,7 mm. Sambungan tipe tumpu. Lakukanlah evaluasi sambungan ini apabila mutu BJ-37.

a. Data

Bidang geser = 1

Tebal pelat terkecil t = 8 mm Diameter paku d= 1/2” = 12,7 mm Diameter lubang d₁ = 14,7 mm

Mutu baja 37, f_y= 240 MPa., f_u= 370 MPa

- Kuat nominal terfaktor baut :

 R_n = (0,75).(90,22) = 67,67 kN

= 6,77 ton

c. Letak pusat berat susunan baut

- Letak sumbu Y :

Statis momen terhadap sisi kiri : (6b).(X_ki) = (4b).(130)

X_ki = (4/6).(130) = 86,7 mm

Contoh Soal

₍

_lanjutan

₎

Statis momen terhadap sisi kanan : (6b).(X_ka) = (2b).(130)

X_ka = (2/6).(130) = 43,3 mm

Kontrol :

X_ki + X_ka = 130 mm

86,7 + 43,3 = 130 mm (memenuhi)

- Letak sumbu X :

Statis momen terhadap sisi atas :

(6b).(Y_a) = (2b).(70) + (1b).(140) + (1b).(210) Y_a = (1/6).(140 + 140 + 210)

= 81,7 mm

Statis momen terhadap sisi bawah :

(6b).(Y_b) = (2b).(210) + (2b).(140) + (1b).(70) Y_b = (1/6).(420 + 280 + 70)

= 128,3 mm

Contoh Soal

₍

_lanjutan

₎

Kontrol :

Y_a + Y_b = 210 mm

81,7 + 128,3 = 210 mm (memenuhi)

d. Eksentrisitas gaya terhadap titik berat susunan baut

e_x = 1000 + 60 + X_ka = 1000 + 60 + 43,3 = 1103,3 mm e_y = 40 + Y_a = 40 + 81,7 = 121,7 mm

e. Besar gaya dan momen

P_u = P/2 = 8/2 = 4 ton = 4000 kg

P_ux = P_u cos 60o _{= 4000 cos 60}o _{= 2000 kg (ke kiri)}

P_uy = P_u sin 60o _{= 4000 sin 60}o _{= 3464,1 kg (ke bawah)}

M = P_uy . e_x– P_ux . e_y = (3464,1).(110,33) – (2000)(12,17) = 357854,3 kg.cm (searah jarum jam)

P_x = P_x/n = 2000/6 = 333,3 kg (ke kiri)

P_y = P_y/n = 3464,1/6 = 577,4 kg (ke bawah)

Contoh Soal

₍

_lanjutan

₎

e. Resultan gaya.

Perhitungan resultan gaya yang bekerja pada baut diltabelkan seperti berikut :

f. Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan :

Resultan gaya pada baut no.1 dan no.6 telah melampaui kekuatan nominal terfaktor baut, yaitu R_bautno.1 dan no.2 >  R_n= 6077 kg, oleh karena itu pada lokasi kedua baut ini akan mengalami kegagalan tumpu (bearing failure).

Saran :

Langkah-langkah yang dapat dilakukan untuk mengatasinya : - Memperbesar diameter baut.

- Menambah jumlah baut.

- Memperbesar tebal pelat konsol.

Contoh Soal

₍

_lanjutan

₎

TERIMA KASIH

DAN