BAB 5 DESAIN DAN ANALISIS SAMBUNGAN

(1)

DESAIN DAN ANALISIS SAMBUNGAN

Bab ini akan membahas kapasitas sambungan rangka baja ringan terhadap gaya-gaya dalam yang merupakan hasil analisis struktur rangka baja ringan pada pemodelan bab sebelumnya.

5.1 DESAIN SAMBUNGAN RANGKA ATAP

Gambar 5.1 menjelaskan lokasi joint-joint yang akan dianalisis. Joint-joint tersebut dipilih untuk mewakili lokasi-lokasi lain yang sejenis.

Gambar 5.1 Lokasi joint sambungan baja ringan yang akan dianalisis

5.1.1 Sambungan pada Joint 1

Pada joint 1, terdapat hubungan sambungan antara batang tekan A1 dengan batang tarik B1. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut :

1

2

3

4 5

(2)

Gambar 5.2 Sambungan pada joint 1

Contoh desain sambungan diberikan pada gambar 5.3

Gambar 5.3 Contoh sambungan pada bagian heel

Desain Sambungan Sekrup

1. Kapasitas Geser

Batang Tekan A1

Pelubangan dengan sekrup t2 / t1 = 1,0 ≤ 1,0

(3)

• ₌4,2

(

23*6,3

)

*550₌16399,373 b

V N

• V_b =2,7*2*6,3*550=18711 N • Vb =2,7*2*6,3*550=18711 N

Yang menentukan adalah kondisi tilting, maka Vb = 16399.373 N φ Vb = 0,5*16399.373 = 8199,69 N

Kapasitas geser desain sekrup disyaratkan sebesar 1,25*8199,69 = 10249,61 N Kuat geser self-drilling screw no.14 tipe CSD = 0,6*18900 N

= 11340 N≤ 10249,61 N OK! Jumlah sekrup yang dibutuhkan

ns = b u V P φ ns = 4,78 5 61 , 10249 49041 ₌ _≈ sekrup

cek kapasitas geser sekrup 5 * 10249,61 N ≥ 49640,6 N

51248,05 N ≥ 49640,6 N OK!

Batang Tarik B1

Pelubangan dengan sekrup t2 / t1 = 1,0 ≤ 1,0 • ₌4,2

(

23*6,3

)

*550₌16399,373 b V N • Vb =2,7*2*6,3*550=18711 N • V_b =2,7*2*6,3*550=18711 N

Yang menentukan adalah kondisi tilting, maka Vb = 16399.373 N φ Vb = 0,5*16399.373 = 8199,69 N

(4)

Kuat geser 1 self-drilling screw no.14 = 11340 N ≥ 10249,61 N OK! Jumlah sekrup yang dibutuhkan

ns = b u V P φ ns = 3,006 4 61 , 10249 68 , 30809 ≈ = sekrup

Jumlah sekrup yang diperlukan pada joint 1 sebanyak 5 buah sekrup no.14. tipe CSD

Cek Kapasitas Sambungan Ns * 10249,61 N > 49041 N 5 * 10249,61 N > 49041 N 51248,04 N > 49041 N

2. Kapasitas tarik sekrup

Batang Tekan A1

a. Pull Out

Nou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N

b. Pull Over

Nov = 1,5*2*12,7*550 = 10477,5 N

Pull Out lebih menentukan sehingga Nt = 5890,5 N φ = 0,5 Æ φ Nt = 0,5 * 5890,5 N = 2945 N

Kuat tarik desain sekrup disyaratkan sebesar 1,25 x 2945 = 3681,25 N

Batang Tarik B1

(5)

Nou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N

b. Pull Over

Nov = 1,5*2*12,7*550 = 10477,5 N

Pull Out lebih menentukan sehingga Nt = 5890,5 N φ = 0,5 Æ φ Nt = 0,5 * 5890,5 N = 2945 N

Kuat tarik desain sekrup disyaratkan sebesar 1,25 x 2945 = 3681,25 N

3. Kapasitas Tarik elemen pada bagian sambungan

Batang Tarik B1 Nu = 30809,68 N L = 1278 mm 065 . 0 3 , 94416 5 68 , 30809 = = f r r_f =0.065 264 550 264 550 25 3 , 6 065 . 0 * 5 , 2 065 , 0 0 , 1 ⎟ × ≤ × ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ × + − = t N 264 550 264 * 550 * 975 , 0 ≤ × = t N 48 , 141693 = t N N 96 , 92100 48 , 141693 * 65 , 0 * ₌ ₌ t N N ≥ Nu = 30809,68 N OK!

4. Persyaratan jarak pemasangan sekrup a. Jarak antar sekrup (ctc)

• Jarak antar pusat sekrup didesain seragam sebesar 25 mm > 3d (18,9 mm) OK!

b. Jarak pusat sekrup dengan tepi elemen (tranversal)

• Jarak pusat sekrup dengan tepi elemen didesain paling pendek adalah 12 mm > 1,5d (9,45 mm)

(6)

Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 5 - 6

(7)

Pada joint 2, terdapat hubungan sambungan antara batang tekan A9, batang tekan A10, batang web C16, dan batang web C17. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut :

Untuk mengondisikan agar titik kumpul gaya aksial bertemu pada satu titik, gusset plate dipakai pada joint 2. Sambungan di atas berbentuk simetris sehingga analisis akan dilakukan pada salah satu sisi sambungan. Sambungan yang akan dianalisis adalah sambungan antara batang tekan A9 dengan web C16 atau sambungan batang tekan A10 dengan web C17. Gaya dalam maksimum yang terjadi antara kedua sisi sambungan tidak jauh berbeda. Pada batang tekan A9 dan A10 diperoleh gaya tekan sebesar 28841,2 N dan 28803,4 N. Sedangkan pada web C16 dan C17 diperoleh gaya dalam maksimum sebesar 9061,9 N dan 9024,3 N. Nilai gaya dalam yang dipakai dalam analisis kapasitas sambungan adalah gaya dalam yang lebih besar. Sisi sambungan yang akan didesain adalah joint pada batang tekan A10 dengan web C17.

(8)

Pada saat mendesain sambungan sekrup pada joint ini nilai t2 (ketebalan gusset

plate) belum ditentukan. Joint 2 didesain sedemikian rupa sehingga kapasitas geser ditentukan oleh bearing pada profil paling atas (C17 Æ t1=0,8 mm)

Batang Tekan A10

Pelubangan dengan sekrup

t2 / t1 > 1 (asumsi) dengan demikian kondisi tilting tidak menentukan

Kapasitas geser ditentukan oleh bearing pada batang tekan A10. • V_b =2,7*1,6*6,3*550=14968,8 N

φ Vb = 0,5*14968,8 = 7484,4 N

Kekuatan geser sekrup disyaratkan sebesar 1,25*7484,4 = 9355,5 N

Kuat geser self-drilling screw no.14 = 11340 N ≥ 9355,5 N OK! Jumlah sekrup yang dibutuhkan

ns = b u V P φ ns = 3,083 4 5 , 9355 28841,2 ≈ = sekrup

Cek kapasitas sambungan 4 * 9355,5 N ≥ 28841,2 N

37422 N ≥ 28841,2 N OK!

Joint batang tekan A10 dan A9 dengan gusset plate memerlukan 4 buah sekrup no 14 tipe CSD.

(9)

Web C17

Pelubangan dengan sekrup

t2 / t1 > 2,5 Æ mode kegagalan sambungan didesain sedemikian rupa sehingga

kapasitas bearing pada web 17 yang menentukan. • V_b =2,7*0,8*6,3*550=7484,4 N

φ Vb = 0,5*7484,4 = 3742,2 N

Kekuatan geser sekrup disyaratkan sebesar 1,25*3742,2 = 4677,75 N

Kuat geser self-drilling screw no.14 tipe CSD = 11340 N ≥ 4677,75 N OK! Jumlah sekrup yang dibutuhkan

ns = b u V P φ ns = 1,86 2 75 , 4677 3 , 8869 ₌ _≈ sekrup Cek kapasitas geser sekrup 2 * 4677,75 N ≥ 9061,9 N

9355,5 N ≥ 9061,9 N OK!

Joint batang tekan Web C16 dan Web C17 dengan gusset plate memerlukan 2 buah sekrup no 14 tipe CSD.

2. Kapasitas Tarik Sekrup

Batang Tekan A10

a. Pull Out

Nou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N

b. Pull Over

Nov = 1,5*2*12,7*550 = 20955 N

(10)

Pull Out lebih menentukan sehingga Nt = 5890,5 N φ = 0,5 Æ φ Nt = 0,5 * 5890,5 N = 2945,25 N

Kuat tarik sekrup disyaratkan sebesar 1,25 x 2945,25 = 3681,56 N

Web C17 a. Pull Out Nou = 0,85*0,8*6,3*550 = 2356,2 N b. Pull Over Nov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N

Kuat tarik sekrup disyaratkan sebesar 1,25 x 1178,1 = 1472,62 N 3. Kapasitas tarik pelat pada sambungan

Web C17 Nu = 9061,9 N (tarik) L = 2216 mm 154 , 0 28 , 29326 2 9061,9 = = f r 82 550 82 550 0 , 35 80 , 4 151 , 0 * 5 , 2 151 , 0 0 , 1 ⎟ × ≤ × ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ × + − = t N 82 550 82 * 550 * 92 , 0 ≤ × = t N 82 , 41561 = t N N 05 , 27015 82 , 41561 * 65 , 0 * ₌ ₌ t N N ≥ Nu = 9061,9 N (OK!)

(11)

(a) (b)

(12)

Desain Gusset Plate pada Joint 2

a. Kapasitas leleh area Whitmore gusset plate dan Fraktur pada net area 1. Batang tekan A9 dan A10 (28841,2 N Ætekan)

• Kondisi tekan Lgw = 2x20 tan 30o + 25 + 6,3 = 54,4 mm (gambar 5.6 (b)) u n N T t ≥ φ 0,85 * Lgw * tg * 345 > 28841,2 N(tekan) 0,85 * 54,4 * tg * 345 > 28841,2 N tg > 1,807 mm ∼ 1,9 mm • Fraktur u n N T t ≥ φ 0,75 * Lgw – 2x6,3* tg * 345 > 28841,2 N(tekan) 0,75 * 41,8 * tg * 414 > 28841,2 N tg > 2,22 mm ∼ 2,3 mm

2. Web C16 dan C17 Æ 9061,9 N (tarik)

Lgw = 2x20 tan30o + 6,3 = 29,4 (gambar 5.6 (b)) • Kondisi tarik u n N T t ≥ φ 0,9 * Lgw * tg * 345 > 9061,9 N (tarik) 0,9 * 29,4 * tg * 345 > 9061,9 N tg > 0,99 mm ∼ 1 mm • Kondisi tekan u n N T t ≥ φ 0,85 * Lgw * tg * 345 > 9061,9 N (tekan)

(13)

0,85 * 29,4 * tg * 345 > 9061,9 N tg > 1,05 mm ∼ 1,1 mm • Fraktur u n N T t ≥ φ 0,75 * 29,4 – 6.3* tg * 414 > 9061,9 N (tarik) 0,75 * 23,1 * tg * 414 > 9061,9 N tg > 1,26 mm ∼ 1,3 mm

Dari perhitungan kapasitas leleh dan fraktur pada net area Whitmore pada gusset plate, diperoleh ketebalan gusset plate yang diperlukan sebesar 2,3 mm.

b. Buckling pada gusset plate

Penghitungan ketebalan gusset plate berdasarkan kegagalan tekuk

1. Batang tekan A9 dan A10 disambung berhimpitan. Gaya aksial disalurkan tidak melalui gusset plate (Jarak kolom buckle gusset plate =0 mm). Kegagalan tekuk ditentukan oleh kapasitas tekan profil A9 dan A10.

2. Web C16 dan Web C17 (jarak ke titik pusat gaya ke ujung elemen C9 = C8 = 72,6 mm). Asumsi yang diambil, gaya tekan yang dialami = 9061,9 N

Pcr = Agw r KL E ) / ( 2 2 π dengan, K = 1,2 L = 72,6 mm t = 2,3 mm A = 25,4 x 2,3 = 58,42 mm2 I = 1_/ 12 x 25,4 x 2,33 = 25,72 mm4

(14)

r = = 25,72₅₈_,₄₂= 0,66 gw A I Pcr = .58,42 ) 66 , 0 / 6 , 72 . 2 , 1 ( 200000 . 14 , 3 2 2 = 6611,54 N < 9061,9 N Not OK!

Ketebalan gussetplate ditingkatkan menjadi 2,6 mm t = 2,6 mm A = 25,4 x 2,6 = 66,04 mm2 I = 1/12 x 25,4 x 2,63 = 37,2 mm4 r = = 37,2₆₆_,₀₄= 0,75 gw A I Pcr = .66,04 ) 75 , 0 / 6 , 72 . 2 , 1 ( 200000 . 14 , 3 2 2 = 9651,24 N > 9061,9 N OK!

Setelah ketebalan gusset plate ditingkatkan menjadi 2,6 mm, ketebalan tersebut memenuhi persyaratan minimal berdasarkan mode kegagalan tekuk pada gusset plate.

(15)

Gambar 5.7 dimensi kolom buckle gusset plate pada joint 2

c. Buckling pada bagian tepi gusset plate

Pada joint 2 tidak terdapat tepi bebas. Oleh karena itu, ketebalan gusset plate sebesar 2,6 mm memiliki kapasitas yang cukup untuk menyambung keempat elemen tersebut.

(16)

5.1.3 Sambungan pada Joint 3

Pada joint 3, terdapat hubungan sambungan antara batang tekan A5, batang tekan A6, batang web C8, batang web C9, dan batang horizontal D1. Bentuk desain awal sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut :

Gambar 5.8 Desain awal joint 3

Batang A5, Batang C8, dan C9 disusun sedemikian rupa sehingga menjadi sambungan dengan irisan ganda.

1. Kapasitas Geser

Sekrup dipasang dengan kepala sekrup memiliki kontak dengan batang C8 dan penetrasi terakhir pada batang tekan A5. Dengan demikian, ketebalan batang C8 dianggap sebagai t1 dan ketebalan batang tekan A5 sebagai t2. Profil Batang C9 merupakan profil batang C8

yang ditumpuk dan memiliki gaya dalam maksimum sebesar 5274,4 N (tarik) untuk batang C8 dan 2839,58 N (tekan) untuk batang C9. Batang tekan A5 (profil 2-74x33Z10) gaya dalam maksimum 49743,4 N (tekan).

(17)

Batang tekan A5, Web C8, dan Web C9

t2 / t1 ≥ 2,5 (mode kegagalan bearing yang menentukan)

• ₌4,2

(

23*6,3

)

*550₌16399,37 b V N (tilting) • Vb =2,7*0,8*6,3*550=7484,4 N (bearing 1 – batang C8) • Vb =2,7*1,6*6,3*550=14968,8N (bearing 1 – batang C9) • V_b_A₅ =2,7*2*6,3*550=18711 N (bearing 2)

Kondisi bearing 1 yang menentukan sehingga Vb = 7484 N ,4 φ Vb = 0,5* 7484 = 3742,2 N ,4

Kapasitas geser desain sekrup disyaratkan sebesar 1,25 * 3742,2 = 4677,75 N

Kuat geser self-drilling screw no.14 tipe CSD = 0,6*18900 = 11340 N ≥ 4677,75 N OK! Jumlah sekrup yang dibutuhkan

a. Gaya dalam pada web C8 ns = b u V P φ ns = 1,13 2 75 , 4677 4 , 5274 ₌ _≈ sekrup

b. Gaya dalam pada web C9 ns = b u V P φ ns = 0,607 2 75 , 4677 58 , 2839 ₌ _≈ sekrup

(18)

c. Gaya dalam pada batang tekan A5 ns = b u V P φ , ns = 10,63 11 75 , 4677 4 , 49743 ≈ = sekrup

Cek Kapasitas Sambungan Ns * 4677,75 N > 49743,4 N 11 * 4677,75 N > 49743,4 N

51455,25 N > 49743,4 N OK! Syarat jarak pemasangan sekrup

Syarat jarak pemasangan antar pusat sekrup adalah 3d = 3 x 6,3 mm = 18,9 m

Syarat jarak pemasangan antara pusat sekrup dengan tepi elemen adalah 1,5d = 1,5 x 6,3 = 9,45 mm Jumlah sekrup yang dibutuhkan mencapai 11 buah dengan menggunakan sekrup berdiameter 6,3 mm. Ruang yang tersedia untuk pemasangan sekrup pada sambungan tiga elemen tersebut tidak dapat memenuhi persyaratan jarak pemasangan. Sehingga diperlukan gusset plate untuk pemasangan sekrup tersebut

Batang Horizontal D1 dan Batang tekan A6

t2 / t1 = 2,5 Æ t2/t1 ≥ 2,5 (mode kegagalan bearing lebih menentukan)

• ₌4,2

(

23*6.3

)

*550₌16399,37 b

V N (Vbtilting)

• Vb =2,7*0,8*6,3*550=7484,4 N (Vbearing1) • Vb_A₆ =2,7*2*6,3*550=18711 N (Vbearing2) Nilai Vb yang menentukan ada pada kondisi bearing 1

(19)

φ Vb = 0,5 * 7484,4 N = 3742,2 N

Kekuatan geser sekrup disyaratkan sebesar 1,25 * 3742,2 N = 4677,75 N

Kuat geser self-drilling screw no.14 tipe CSD = 11340 N ≥ 4677.75 N OK! Vb yang menentukan adalah Vb bearing 1 = 4677,75 N

Jumlah sekrup yang dibutuhkan

a. Gaya dalam pada batang horizontal D1 (memakai sekrup no.8) ns = b u V P φ ns = 1,99 2 75 , 4677 58 , 9345 ₌ _≈ sekrup b. Gaya dalam pada batang tekan A6

ns = b u V P φ ns = 7,96 8 75 , 4677 1 , 37255 ₌ _≈ sekrup

Syarat jarak pemasangan sekrup

Syarat jarak pemasangan antar pusat sekrup adalah 3d = 3 x 6,3 mm = 18,9 m

Syarat jarak pemasangan antara pusat sekrup dengan tepi elemen adalah 1,5d = 1,5 x 6,3 = 9,45 mm Jumlah sekrup yang dibutuhkan mencapai 9 buah sekrup no 14 tipe CSD. Ruang yang tersedia untuk pemasangan sekrup pada sambungan tersebut dapat memenuhi persyaratan jarak pemasangan.

(20)

2. Kapasitas Tarik Sekrup

Web C8, Web C9, dan Batang Tekan A5

c. Pull Out

Nilai tc diambil sebesar ketebalan minimal penetrasi sekrup pada joint 3 (0,8mm)

Nou = 0,85*0,8*6,3*550 = 2356,2 N/sekrup

d. Pull Over

Nov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N/sekrup

Pull Out lebih menentukan sehingga Nt = 2356,2 N φ = 0,5 Æ φ Nt = 0,5 * 2356,2,2 N = 1178,1 N/sekrup

Kuat tarik sekrup desain disyaratkan sebesar 1,25 x 1178,1 = 1472,62 N

Batang Horizontal D1 dan Batang Tekan A6

a. Pull Out

Nou = 0,85*0,8*6,3*550 = 2356,2 N/sekrup

b. Pull Over

Nov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N/sekrup

Pull Out lebih menentukan sehingga Nt = 2356,2 N/sekrup φ = 0,5 Æ φ Nt = 0,5*2356,2 N = 1178,1 N

(21)

3. Kapasitas tarik elemen pada bagian sambungan Web C8 Nu = 5274,4 N (tarik) L = 2351 mm 089 , 0 3 , 29326 2 4 , 5274 = = f r 82 550 82 550 20 3 , 6 089 , 0 * 5 , 2 089 , 0 0 , 1 ⎟ × ≤ × ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ₋ ₊ × = t N 82 550 82 * 550 * 98 , 0 ≤ × = t N 63 , 44256 = t N N 81 , 28766 63 , 44256 * 65 , 0 * ₌ ₌ t N N ≥ Nu = 5274,4 N (OK!)

Desain sambungan dengan gusset plate pada joint 3

Pelat sambung yang digunakan adalah pelat baja ASTM 572 grade 50 (Fy = 345 MPa;Fu = 414 MPa). Jumlah sekrup yang diperlukan sudah diketahui sehingga langkah berikutnya adalah menentukan ketebalan gusset plate untuk menyambung 5 elemen (batang A5, A6, C8, C9,dan D1).

a. Kapasitas leleh area Whitmore gusset plate dan Fraktur pada net area 1. Batang tekan A5 (49743,4 N Ætekan)

• Kondisi tekan

Lgw = 2x60 tan 30o + 2x20 + 6,3 = 115,6 mm (dari gambar 5.9)

u n N T t ≥ φ 0,85 * Lgw * tg * 345 > 49743,4 N(tekan) 0,85 * 115,6 * tg * 345 > 49743,4 N

(22)

tg > 1,47 mm ∼ 1,5 mm • Fraktur u n N T t ≥ φ 0,75 * Lgw – 3x6,3* tg * 345 > 49743,4 N(tekan) 0,75 * 96,7 * tg * 414 > 49743,4 N tg > 1,66 mm ∼ 1,7 mm

(23)

(24)

(25)

(26)

2. Batang tekan A6 (37255,1 N Ætekan) • Kondisi tekan Lgw = 2 x 80 tan 30o + 19,5 + 20 + 6,3 = 138,2 mm (gambar 5.9) u n N T t ≥ φ 0,85 * Lgw * tg * 345 > 37255,1 N (tekan) 0,85 * 138,2 * tg * 345 > 37255,1 N tg > 0,94 mm∼ 1 mm • Fraktur u n N T t ≥ φ 0,75 * Lgw – 3x6,3* tg * 414,4 > 37255,1 N (tekan) 0,75 * 99,3 * tg * 414 > 37255,1 N tg > 1,21 mm ∼ 1,3 mm

3. Web C8 dan C9 Æ 5274,4 N (tarik) dan 2839,58 N (tekan) Lgw = 2x20 tan30o + 6,3 = 29,4 (dari gambar 5.9)

• Kondisi tarik u n N T t ≥ φ 0,9 * Lgw * tg * 345 > 5274,4 N (tarik) 0,9 * 29,4 * tg * 345 > 5274,4 N tg > 0,57 mm • Kondisi tekan u n N T t ≥ φ 0,85 * Lgw * tg * 345 > 2839,58 N (tekan) 0,85 * 29,4 * tg * 345 > 2839,58 N tg > 0,33 mm

(27)

• Fraktur u n N T t ≥ φ 0,75 * 29,4 – 6.3* tg * 414 > 5274,4 N (tarik) 0,75 * 23,1 * tg * 414 > 5274,4 N tg > 0,73 mm

Dari perhitungan kapasitas leleh dan fraktur pada net area Whitmore pada gusset plate, diperoleh ketebalan gusset plate yang diperlukan sebesar 1,7 mm.

b. Buckling pada gusset plate

Penghitungan ketebalan gusset plate berdasarkan kegagalan tekuk

3. Batang tekan A5 dan A6 disambung berhimpitan. Gaya aksial disalurkan tidak melalui gusset plate (Jarak kolom buckle gusset plate=0 mm). Kegagalan tekuk ditentukan oleh kapasitas tekan profil A5 dan A6.

4. Web C9 (jarak ke titik pusat gaya ke ujung elemen C9 = 50,5 mm)

Pcr = Agw r KL E ) / ( 2 2 π dengan, K = 1,2 L = 50,5 mm t = 1,7 mm A = 25,4 x 1,7 = 43,18 mm2 I = 1/12 x 25,4 x 1,73 = 10,39 mm4 r = = 10,39₄₃_,₁₈=0,49 gw A I Pcr = .43,18 ) 49 , 0 / 50 . 2 , 1 ( 200000 . 14 , 3 2 2 = 5678,86 N > 2839,58 N OK!

(28)

5. Web C8 (jarak ke titik temu gaya = 96,9 mm) Pcr = Agw r KL E ) / ( 2 2 π dengan, K = 1,2 L = 96,9 mm t = 1,7 mm A = 25,4 x 1,7 = 43,18 mm2 I = 1/12 x 25,4 x 1,73 = 10,39 mm4 r = = 10,39₄₃_,₁₈=0,49 gw A I _0.66 Pcr = .43,18 ) 49 , 0 / 9 , 96 . 2 , 1 ( 200000 . 14 , 3 2 2 = 1512,0 N < 2839,58N Not OK!

Ketebalan gusset plate ditingkatkan hingga tg = 2,1 mm

t = 2,1 mm A = 25,4 x 2,1 = 53,34 mm2 I = 1/12 x 25,4 x 2,13 = 19,6 mm4 r = = 19,6₅₃_,₃₄=0,606 gw A I Pcr = .53,34 ) 606 , 0 / 9 , 96 . 2 , 1 ( 200000 . 14 , 3 2 2 = 2858,84 N > 2839,58 N OK!

Tebal gusset plate berdasarkan kegagalan buckling adalah 2,1 mm. c. Buckling pada bagian tepi gusset plate

Lft = 41,1 mm (gambar 5.13) y ft F E t L 75 , 0 ≤ = 0,75 200000₃₄₅ 1 , 2 1 , 41 ≤

(29)

19,57 ≥ 18,06 Not OK! Naikkan nilai tg menjadi 2,3 mm

345 200000 75 , 0 3 , 2 1 , 41 ≤ 17,86 ≤ 18,06 OK!

Ketebalan gusset plate sebesar 2,3 mm memiliki kapasitas yang cukup untuk menghindari terjadinya tekuk pada bagian free edge gusset plate.

(30)

(31)

5.4 Sambungan pada Joint 4

Pada joint 4, terdapat hubungan sambungan antara batang tarik B16, batang tarik B17, batang web C31, dan batang web C32. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut

Berikut adalah gambar contoh desain sambungan tipikal dengan joint 4

(32)

Web C31 dan Batang tarik B16

t2 / t1 = 2,5 Æ t2/t1 ≥ 2,5

• ₌4,2

(

23*6,3

)

*550₌16399,37 b

V N (tilting tidak menentukan)

• Vb₁ =2,7*0,8*6,3*550=7484,4 N (bearing 1) • V_b₂ =2,7*2*6,3*550=18711 N (bearing 2)

Nilai Vbearing yang menentukan adalah Vbearing 1 = 7484,4 N φ Vb = 0,5*7484,4 = 3742,2 N

Kekuatan tumpu pelat pada sekrup disyaratkan sebesar 1,25 * 3742,2 = 4677,75 N Kuat geser 1 self-drilling screw no. 14 tipe CSD = 11340 N ≥ 4677,75 N OK! Jumlah sekrup yang dibutuhkan

a. Gaya dalam pada web C31 ns = b u V P φ ns = 1,596 2 75 , 4677 4 , 7465 ≈ = sekrup

b. Gaya dalam pada batang tarik B16 ns = b u V P φ , ns = 7,95 8 75 , 4677 97 , 37184 ₌ _≈ sekrup

Sambungan antara batang tarik B16 dan web C31 membutuhkan 8 buah sekrup no.14 tipe CSD

(33)

Web C32 dan Batang tarik B17

t2 / t1 = 2,5 Æ t2/t1 ≥ 2,5

• ₌4,2

(

23*6,3

)

*550₌16399,37 b

V N (tilting tidak menentukan)

• Vb₁ =2,7*0,8*6,3*550=7484,4 N (bearing 1) • Vb₂ =2,7*2*6,3*550=18711 N (bearing 2)

Nilai Vbearing yang menentukan adalah Vbearing 1 = 7484,4 N φ Vb = 0,5*7484,4 = 3742,2 N

Kekuatan tumpu pelat pada sekrup disyaratkan sebesar 1,25 * 3742,2 = 4677,75 N

Kuat geser 1 self-drilling screw no. 8 tipe CSD = 5076 N ≥ 4677,75 N OK! Vb yang menentukan adalah Vb = 4677,75 N

Jumlah sekrup yang dibutuhkan a. Gaya dalam pada web C32

ns = b u V P φ ns = 0,364 2 75 , 4677 34 , 1702 ≈ = sekrup

b. Gaya dalam pada batang tarik B17 ns = b u V P φ , ns = 6,63 7 75 , 4677 30998 ₌ _≈ sekrup

Sambungan antara batang tarik B17 dan web C32 membutuhkan 6 buah sekrup no.8 tipe CSD

(34)

2. Kapasitas Tarik Sekrup Web C31 a. Pull Out Nou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N b. Pull Over Nov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N

Kuat tarik sekrup desain disyaratkan sebesar 1,25 x 2945,25 = 3681,56 N

Web C32 c. Pull Out Nou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N d. Pull Over Nov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N

(35)

3. Kapasitas tarik pelat pada bagian sambungan Web C32 Nu = 1702,34 N (tarik) L = 447 mm 008 , 0 3 , 29326 7 34 , 1702 = = f r Æ r_f =0,008 82 550 82 550 0 , 35 3 , 6 008 , 0 * 5 , 2 008 , 0 0 , 1 ⎟ × ≤ × ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ × + − = t N 82 550 82 * 550 * 99 , 0 ≤ × = t N 1 , 44894 = t N N 3 , 29181 1 , 44894 * 65 , 0 * ₌ ₌ t N N ≥ Nu = 1702,4 N OK! B16 Nu = 37184,97 N (tarik) 05 , 0 3 , 94416 8 97 , 37184 = = f r Æ 05rf =0, 264 550 264 550 0 , 25 3 , 6 05 , 0 * 5 , 2 05 , 0 0 , 1 ⎟ × ≤ × ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ₋ ₊ × = t N 82 550 82 * 550 * 98 , 0 ≤ × = t N 2 , 142555 = t N N 86 , 92660 5 , 142555 * 65 , 0 * ₌ ₌ t N N ≥ Nu = 37184,97 N OK!

(36)

(37)

5.1.5 Sambungan pada Joint 5

Pada joint 5, terdapat sambungan antara batang web C23, batang horizontal D14, dan batang horizontal D15. Bentuk hubungan sambungan tersebut diilustrasikan dalam gambar berikut :

Pada joint ini, sambungan hanya berfungsi sebagai pengikat. Untuk itu digunakan jumlah baut minimum. Jumlah sekrup yang direncanakan pada joint 5 adalah 3 buah, dengan lokasi pemasangan sekrup diilustrasikan dalam gambar berikut :

(38)

5.2 DESAIN SAMBUNGAN RANGKA ATAP TANPA MEMPERHITUNGKAN BEBAN GEMPA

Pada pemodelan rangka baja yang sama, analisis struktur dilakukan tanpa memasukkan beban gempa statik ekivalen yang telah dihitung pada bab 4 ke dalam kombinasi pembebanan. Hasil yang diperoleh ditampilkan pada lampiran. Gaya dalam maksimum yang diperoleh pada tiap elemen memiliki nilai yang sama bila beban gempa dimasukkan. Beban gempa yang dihitung dengan metode statik ekivalen tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap desain profil maupun sambungan.

Desain pada bab ini, desain sambungan memasukkan beban gempa dalam kombinasi pembebanan. Gaya dalam maksimum yang diperoleh dari analisis software SAP menghasilkan gaya dalam maksimum yang sama dengan pemodelan yang tidak memperhitungkan beban gempa. Beban gempa statik ekivalen pada zona 4 tidak mempengaruhi desain sambungan maupun desain profil.

Beban gempa statik ekivalen dihitung dengan rumus

t W R I C V = 1

Dari persamaan tersebut, nilai yang paling mempengaruhi adalah Wt (massa total struktur).

Pemodelan yang dipakai dalam laporan ini berupa satu bay portal dua dimensi rangka baja ringan sehingga massa struktur yang ikut diperhitungkan tidak terlalu besar. Nilai beban gempa statik ekivalen zona 4 hingga zona 6 berkisar antara 473,692 kg hingga 609,033 kg.

(39)

5.3 MODE KEGAGALAN SAMBUNGAN

Pada bab ini ditampilkan proses desain sambungan rangka batang dengan menggunakan sekrup no.14 (φ 6,3 mm) tipe CSD. Rangkuman desain sambungan sekrup dengan variasi diameter (sekrup no.10 sampai dengan no.14) ditampilkan pada table 6.1 hingga table 6.4. Dari tabel tersebut dapat dilihat bahwa hampir semua desain sambungan memiliki kapasitas geser yang ditentukan oleh kapasitas bearing pelat yang langsung kontak dengan kepala sekrup (fungsi dari t1). Hanya joint 1 yang memiliki kapasitas geser yang

ditentukan oleh mode kegagalan tilting (fungsi dari t2). Karakteristik joint 1 berada pada

bagian kurva yang berupa garis lengkung. Berdasarkan gambar 6.1, mode kegagalan ini dicapai bila nilai t2 relatif kecil atau diameter sekrup yang dipakai terlalu kecil. Nilai Vb

berdasarkan mode kegagalan tilting dihitung menurut persamaan berikut:

Vbtilting = 2 3 2 . . 2 , 4 t d Fu (pers. 6.1)

Gambar 5.19 Mode kegagalan tilting dan bearing dengan peningkatan nilai t2

Dari persamaan tersebut diketahui bahwa perubahan nilai t2 lebih berpengaruh daripada

perubahan diameter sekrup. Mode kegagalan yang diinginkan adalah mode kegagalan bearing pada pelat yang disambung. Pada mode kegagalan ini, nilai kapasitas geser desain yang didapat lebih besar daripada nilai yang diperoleh dari mode kegagalan tilting sehingga jumlah sekrup yang diperlukan lebih sedikit. Dengan demikian, pemasangan sekrup lebih leluasa untuk memenuhi persyaratan jarak pemasangan sekrup. Ketebalan profil seharusnya ditingkatkan (t2) agar mode kegagalan yang dicapai adalah kegagalan

(40)

bearing pada pelat yang disambung. Dengan persamaan tersebut, t2 harus dipertebal hingga

mencapai 2,2 mm agar mode kegagalan yang dicapai adalah kegagalan bearing pelat.

Tabel 5.1 Mode Kegagalan Sambungan berdasarkan nilai t2

Joint Pns (N) (mm) t2 Mode

Joint 1 16399.37 2 Tilting

Joint 2 14968.8 2.6 bearing 1

Joint 3 7484.4 2.6 bearing 1

Joint 4 7484.4 2 bearing 1

5.4 PENGARUH PENINGKATAN DIAMETER SEKRUP

Diameter yang makin besar jelas mengurangi jumlah sekrup yang diperlukan dalam sambungan. Namun, pengurangan jumlah sekrup yang diperlukan cukup signifikan pada elemen rangka batang yang menerima gaya dalam yang cukup besar. Dalam studi kasus ini terlihat pada joint 3 dan joint 4

Joint 3 Batang A5 dengan Nu = 49743,4 N φ 4,8 mm Æ 14 sekrup φ 5,4 mm Æ 13 sekrup φ 6,2 mm Æ 11 sekrup Joint 4 Batang B16 dengan Nu = 37184,97 N φ 4,8 mm Æ11 sekrup φ 5,4 mm Æ10 sekrup φ 6,2 mm Æ 8 sekrup

Pada elemen-elemen rangka batang yang menerima gaya dalam yang relatif lebih kecil, perubahan diameter sekrup tidak terlalu berpengaruh pada jumlah sekrup yang dibutuhkan. Kapasitas geser sambungan masih ditentukan oleh kapasitas bearing pelat yang disambung (t1). Bahkan, pada elemen yang menerima gaya dalam yang cukup kecil, peningkatan

(41)

Tabel 5.2 Desain sambungan sekrup pada joint 1 dengan variasi diameter t1 t2 Nu D Vb tilting Vb 1 Vb 2 Vdesain 1,25 f V Vs Joint 1 mm mm t2/t1 (N) mm (N) (N) (N) (N) Mode (N) (N) Vs >

Vdesain Nu/Vb n sekrup

49041.01 4.8 14314.55 14256 14256 14256 bearing 1 8910 6006 Not OK! ~ ~

5.4 15182.87 16038 16038 15182.87 bearing 1 9489.293 8664 Not OK! ~ ~

A1 2 2 1

6.3 16399.37 18711 18711 16399.37 tilting 10249.61 11340 OK! 4.785 5

30809.68 4.8 14314.55 14256 14256 14256 bearing 1 8910 6006 Not OK! ~ ~

5.4 15182.87 16038 16038 15182.87 bearing 1 9489.293 8664 Not OK! ~ ~

B1 2 2 1

6.3 16399.37 18711 18711 16399.37 tilting 10249.61 11340 OK! 3.006 4

Tabel 5.3 Desain sambungan sekrup pada joint 2 dengan variasi diameter

t1 t2 Nu D Vb tilting Vb 1 Vb 2 Vdesain 1,25 f V Vs Joint 2 mm mm t2/t1 (N) mm (N) (N) (N) (N) Mode (N) (N) Vs >

28841.23 4.8 21217.42 11404.8 18532.8 11404.8 bearing 1 7128 6006 Not OK! ~ ~

5.4 22504.47 12830.4 20849.4 12830.4 bearing 1 8019 8664 OK! 3.597 4

A9 1.6 2.6 1.63

6.3 24307.61 14968.8 24324.3 14968.8 bearing 1 9355.5 11340 OK! 3.083 4

28803.4 4.8 21217.42 11404.8 18532.8 11404.8 bearing 1 7128 6006 Not OK! ~ ~

5.4 22504.47 12830.4 20849.4 12830.4 bearing 1 8019 8664 OK! 3.592 4 A10 1.6 2.6 1.63 6.3 24307.61 14968.8 24324.3 14968.8 bearing 1 9355.5 11340 OK! 3.079 4 9061.9 4.8 21217.42 5702.4 18532.8 5702.4 bearing 1 3564 6006 OK! 2.543 3 5.4 22504.47 6415.2 20849.4 6415.2 bearing 1 4009.5 8664 OK! 2.260 3 C16 0.8 2.6 3.25 6.3 24307.61 7484.4 24324.3 7484.4 bearing 1 4677.75 11340 OK! 1.937 2 9024.3 4.8 21217.42 5702.4 18532.8 5702.4 bearing 1 3564 6006 OK! 2.532 3 5.4 22504.47 6415.2 20849.4 6415.2 bearing 1 4009.5 8664 OK! 2.251 3 C17 0.8 2.6 3.25 6.3 24307.61 7484.4 24324.3 7484.4 bearing 1 4677.75 11340 OK! 1.929 2

(42)

49743.4 4.8 21217.42 5702.4 18532.8 5702.4 bearing 1 3564 6006 OK! 13.957 14 5.4 22504.47 6415.2 20849.4 6415.2 bearing 1 4009.5 8664 OK! 12.406 13 A5 0.8 2.6 3.25 6.3 24307.61 7484.4 24324.3 7484.4 bearing 1 4677.75 11340 OK! 10.634 11 37255.05 4.8 21217.42 5702.4 18532.8 5702.4 bearing 1 3564 6006 OK! 10.453 11 5.4 22504.47 6415.2 20849.4 6415.2 bearing 1 4009.5 8664 OK! 9.292 10 A6 0.8 2.6 3.25 6.3 24307.61 7484.4 24324.3 7484.4 bearing 1 4677.75 11340 OK! 7.964 8 5274.4 4.8 21217.42 5702.4 18532.8 5702.4 bearing 1 3564 6006 OK! 1.480 2 5.4 22504.47 6415.2 20849.4 6415.2 bearing 1 4009.5 8664 OK! 1.315 2 C8 0.8 2.6 3.25 6.3 24307.61 7484.4 24324.3 7484.4 bearing 1 4677.75 11340 OK! 1.128 2 2839.58 4.8 21217.42 5702.4 18532.8 5702.4 bearing 1 3564 6006 OK! 0.797 2 5.4 22504.47 6415.2 20849.4 6415.2 bearing 1 4009.5 8664 OK! 0.708 2 C9 0.8 2.6 3.25 6.3 24307.61 7484.4 24324.3 7484.4 bearing 1 4677.75 11340 OK! 0.607 2 9345.48 4.8 21217.42 5702.4 18532.8 5702.4 bearing 1 3564 6006 OK! 2.622 3 5.4 22504.47 6415.2 20849.4 6415.2 bearing 1 4009.5 8664 OK! 2.331 3 D1 0.8 2.6 3.25 6.3 24307.61 7484.4 24324.3 7484.4 bearing 1 4677.75 11340 OK! 1.998 2

(43)

37184.97 4.8 14314.55 5702.4 14256 5702.4 bearing 1 3564 6006 OK! 10.433 11 5.4 15182.87 6415.2 16038 6415.2 bearing 1 4009.5 8664 OK! 9.274 10 B16 0.8 2 2.5 6.3 16399.37 7484.4 18711 7484.4 bearing 1 4677.75 11340 OK! 7.949 8 7465.4 4.8 14314.55 5702.4 14256 5702.4 bearing 1 3564 6006 OK! 2.095 3 5.4 15182.87 6415.2 16038 6415.2 bearing 1 4009.5 8664 OK! 1.862 2 C31 0.8 2 2.5 6.3 16399.37 7484.4 18711 7484.4 bearing 1 4677.75 11340 OK! 1.596 2 30997.99 4.8 14314.55 5702.4 14256 5702.4 bearing 1 3564 6006 OK! 8.698 9 5.4 15182.87 6415.2 16038 6415.2 bearing 1 4009.5 8664 OK! 7.731 8 B17 0.8 2 2.5 6.3 16399.37 7484.4 18711 7484.4 bearing 1 4677.75 11340 OK! 6.627 7 1702.34 4.8 14314.55 5702.4 14256 5702.4 bearing 1 3564 6006 OK! 0.478 2 5.4 15182.87 6415.2 16038 6415.2 bearing 1 4009.5 8664 OK! 0.425 2 C32 0.8 2 2.5 6.3 16399.37 7484.4 18711 7484.4 bearing 1 4677.75 11340 OK! 0.364 2 Keterangan :

t1 = ketebalan pelat yang kontak langsung dengan kepala sekrup

t2 = ketebalan pelat yang tidak berhubungan langsung dengan kepala sekrup Nu = gaya dalam ultimit (Newton)

d = diameter sekrup

Vdesain = Nilai minimum dari Vtilting dan Vbearing Vs = kuat geser sekrup (0,6 x Fusekrup) n sekrup = jumlah sekrup yang diperlukan

(44)

Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 5 - 44

5.5 PEMILIHAN PROFIL DOUBLE-Z DAN DOUBLE-C

Profil rangka batang yang digunakan untuk bottom chord dan top chord adalah profil double z. Profil double z dipasang dengan cara menumpuk profil z tepat di atas profil yang sama sehingga diperoleh ketebalan dua kali lipat dari satu section z. Profil kombinasi tersebut disambung dengan sekrup.

Profil yang banyak dipakai sebagai elemen rangka baja ringan adalah profil C dan double C (box). Sedangkan, profil z banyak dipakai sebagai gording yang menerima beban merata dari atap. Profil C atau double-C memudahkan proses penyambungan dengan sekrup karena tidak memerlukan banyak pemotongan flange untuk menyesuaikan dengan desain sambungan. Profil double C (box) dengan dimensi tertentu mungkin mempunyai kapasitas tarik, tekan, dan lentur yang sama dengan profil double Z. Namun, ketebalan pelat yang diperoleh untuk keperluan desain sambungan tidak menjadi dua kali lipat seperti pada profil double Z.

Berdasarkan kesimpulan sebelumnya, kapasitas sambungan ditentukan oleh kapasitas bearing pelat. Semakin tebal pelat, kapasitas gesernya makin besar sehingga jumlah sekrup yang diperlukan lebih sedikit. Tabel 6.5 hingga tabel 6.8 menggambarkan rangkuman desain sambungan baja ringan bila dipakai profil double C. Pada joint 2 dan joint 3 dianggap tidak menggunakan gusset plate, sehingga t2 (bottom chord, top chord) adalah

ketebalan pelat batang tarik atau batang tekan. Asumsi yang diambil, profil C atau double-C yang dipakai memiliki karakteristik penampang yang cukup (dimensi web dan flange disesuaikan) agar dapat menerima gaya dalam maksimum. Namun, ketebalan profil dibuat sama (t1 = 0,8 mm dan t2= 1mm)

Menurut perhitungan, kapasitas geser tiap sambungan ditentukan oleh mode kegagalan tilting. Penurunan t2 hingga separuh nilai awal (double-z) membuat sambungan berada

pada kurva lengkung perbandingan tilting dengan bearing (gambar 5.19). Dengan penurunan kapasitas geser sambungan maka jumlah sekrup yang dibutuhkan jadi lebih banyak. Perbandingan jumlah sekrup yang diperlukan pada pemakaian profil C atau double-C dengan profil double-Z ditampilkan pada tabel 6.5 hingga tabel 6.8

(45)

Tabel 5.6 Desain sambungan sekrup pada profil C atau double-C pada joint 1

t1 t2 Nu D Vb tilting Vb 1 Vb 2 Vdesain 1,25 f V Vs n sekrup nsekrup

Joint 1 mm mm t2/t1 (N) mm (N) (N) (N) (N) Mode (N) (N) Vs >

Vdesain Nu/Vb _{profil C} _{Profil Z}

49041.01 4.8 5060.956 7128 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! ~ ~ ~ 5.4 5367.955 8019 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! ~ ~ ~ A1 1 1 1 6.3 5798.054 9355.5 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 13.533 14 5 30809.68 4.8 5060.956 7128 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! ~ ~ ~ 5.4 5367.955 8019 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! ~ ~ ~ B1 1 1 1 6.3 5798.054 9355.5 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 8.502 9 3

28841.23 4.8 5060.956 5702.4 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! ~ ~ ~ 5.4 5367.955 6415.2 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! 8.597 9 4 A9 0.8 1 1.25 6.3 5798.054 7484.4 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 7.959 8 3 28803.4 4.8 5060.956 5702.4 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! ~ ~ ~ 5.4 5367.955 6415.2 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! 8.585 9 4 A10 0.8 1 1.25 6.3 5798.054 7484.4 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 7.948 8 4 9061.9 4.8 5060.956 5702.4 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! 2.865 3 3 5.4 5367.955 6415.2 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! 2.701 3 3 C16 0.8 1 1.25 6.3 5798.054 7484.4 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 2.501 3 2 9024.3 4.8 5060.956 5702.4 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! 2.853 3 3 5.4 5367.955 6415.2 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! 2.690 3 3 C17 0.8 1 1.25 6.3 5798.054 7484.4 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 2.490 3 2

(46)

49743.4 4.8 5060.956 5702.4 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! 15.726 16 14 5.4 5367.955 6415.2 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! 14.827 15 13 A5 0.8 1 1.25 6.3 5798.054 7484.4 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 13.727 14 11 37255.05 4.8 5060.956 5702.4 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! 11.778 12 11 5.4 5367.955 6415.2 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! 11.104 12 10 A6 0.8 1 1.25 6.3 5798.054 7484.4 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 10.281 11 9 5274.4 4.8 5060.956 5702.4 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! 1.667 2 2 5.4 5367.955 6415.2 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! 1.572 2 2 C8 0.8 1 1.25 6.3 5798.054 7484.4 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 1.455 2 2 2839.58 4.8 5060.956 5702.4 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! 0.898 2 2 5.4 5367.955 6415.2 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! 0.846 2 2 C9 0.8 1 1.25 6.3 5798.054 7484.4 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 0.784 2 2 9345.48 4.8 5060.956 5702.4 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! 2.955 3 3 5.4 5367.955 6415.2 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! 2.786 3 3 D1 0.8 1 1.25 6.3 5798.054 7484.4 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 2.579 3 2

(47)

37184.97 4.8 5060.956 5702.4 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! 11.756 12 10 5.4 5367.955 6415.2 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! 11.084 12 9 B16 0.8 1 1.25 6.3 5798.054 7484.4 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 10.261 11 8 7465.4 4.8 5060.956 5702.4 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! 2.360 3 3 5.4 5367.955 6415.2 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! 2.225 3 2 C31 0.8 1 1.25 6.3 5798.054 7484.4 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 2.060 3 2 30997.99 4.8 5060.956 5702.4 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! 9.800 10 8 5.4 5367.955 6415.2 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! 9.239 10 7 B17 0.8 1 1.25 6.3 5798.054 7484.4 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 8.554 9 6 1702.34 4.8 5060.956 5702.4 7128 5060.956 tilting 3163.098 6006 OK! 0.538 1 2 5.4 5367.955 6415.2 8019 5367.955 tilting 3354.972 8664 OK! 0.507 1 2 C32 0.8 1 1.25 6.3 5798.054 7484.4 9355.5 5798.054 tilting 3623.784 11340 OK! 0.470 1 2

(48)

Sandi Nurjaman ( 15003093 ) 5 - 48

5.6 PENGGUNAAN FAKTOR RESISTANSI φ AKIBAT PEMBEBANAN DINAMIK

Dari gaya dalam yang diperoleh diketahui bahwa dengan penambahan beban gempa perubahan gaya dalam tidak terlalu besar, bahkan pada beberapa elemen terdapat pengurangan gaya dalam. Namun dengan ditambahkannya beban gempa berarti desain harus menggunakan faktor keamanan Ф sebesar 0,5 yang berarti kekuatan sambungan berkurang sebesar 50 % dibandingkan kekuatan sambungan ketika memikul beban statis. Pengurangan kekuatan sambungan yang signifikan tersebut sangatlah berbahaya jika untuk wilayah gempa tinggi seperti Indonesia desain yang diterapkan adalah desain untuk pembebanan statis.

5.7 JUMLAH MAKSIMUM ELEMEN YANG DISAMBUNG

Pada joint 1 dan joint 4, elemen yang disambung secara langsung berjumlah tidak lebih dari dua elemen. Pada desain awal joint 3, terdapat empat elemen yang ditumpuk dalam satu sambungan. Jumlah sekrup yang diperlukan sebanyak 11 buah sekrup no.14 tipe CSD. Sambungan ini memerlukan gusset plate karena konfigurasi sekrup tidak memenuhi syarat jarak pemasangan. Bila jumlah elemen yang disambung lebih dari tiga, sambungan dengan sekrup harus menggunakan gusset plate.

Pada sambungan ini, penggunaan baut lebih baik daripada sekrup sebagai pengencang (fastener). Kapasitas geser baut lebih tinggi daripada sekrup sehingga jumlah pengencang yang dibutuhkan lebih sedikit. Dengan demikian, syarat jarak pemasangan dapat terpenuhi tanpa menggunakan gusset plate.

(49)

5.8 KAPASITAS SAMBUNGAN

Kapasitas sambungan rangka baja ringan ditampilkan dalam tabel 5.10. Kapasitas sambungan ini membatasi besarnya gaya dalam yang dapat ditahan oleh elemen-elemen anggota sambungan. Hampir seluruh profil didesain memiliki kapasitas tarik yang cukup besar (kapasitas tarik profil double-Z = 94 kN ; kapasitas tarik profil Z = 47 kN). Pada batang tarik rangka baja ringan (batang B), kapasitas tarik profil dapat diturunkan dari 94 kN menjadi sekitar 50 kN agar tidak terlalu boros.

Tabel 5.10 Kapasitas sambungan

Elemen Jumlah Vdesain Kapasitas Joint Nu

Joint

yang

disambung Sekrup (N) Tn (N) (N)

Tn > Nu

Joint 1 A1,B1 5 10249.61 51248.05 49041.01 OK!

Joint 2 A10, C17 dan A9, C16 4 9355.5 37422 28841.23 OK!

Joint 3 A5, C8, C9 11 4677.75 51455.25 49743.4 OK!

A6, D1 8 4677.75 37422 37255.05 OK!

Joint 4 B16, C31 8 4677.75 37422 37184.97 OK!

B17, C32 7 4677.75 32744.25 30997.99 OK!

Namun pada Tugas Akhir ini, gaya dalam yang bekerja pada sambungan menjadi faktor utama dalam mendesain sambungan. Oleh karenanya pada beberapa sambungan kekuatan elemen yang disambung jauh lebih kuat daripada kekuatan sambungan.