Sistem Rangka Pemikul Momen

ASTM A992

Kuliah 11 Sambungan Prakualifikasi Untuk Struktur Baja Tahan Gempa

2. Sistem Rangka Pemikul Momen

Perencanaan Struktur Baja Tahan Gempa

Perencanaan Struktur Baja Tahan Gempa

• Sendi plastis direncanakan hanya terjadi diujung-ujung balok dan didasar kolom.

• Harus menjamin kekuatan kolom dan sambungan lebih besar daripada kapasitas balok.

• Hal ini memberi konsekuensi dimensi kolom dan detailing sambungan yang lebih “mahal”

• Dapat ditentukan sistem struktur yang sesuai (SRPMK, SRPMM, SRPMB)

dengan konsekuensi kinerja dan detailing yang berbeda.

Perencanaan Struktur Baja Tahan Gempa

Ketentuan Perencanaan Sambungan

• Pada struktur yang berada pada KDS A, B, atau C dengan nilai R

≤

3.5, sambungan tidak perlu didetail khusus, dan dapat digunakan ketentuan untuk desain non-seismic (SNI 1726:2019)

• Pada struktur yang berada pada KDS D, E, atau F dengan nilai R > 3.5,

sambungan harus didetailkan khusus sesuai persyaratan pada SNI

7972:2020

Sambungan Prakualifikasi untuk Struktur Baja Tahan

Gempa

Tipe Sambungan Rangka Momen Khusus dan Menengah

• Tipe sambungan yang tertera dalam Tabel 2.1 sudah terprakualifikasi untuk

digunakan dalam penyambungan balok ke sayap kolom pada Rangka Momen

Khusus (SMF) dan Rangka Momen Menengah (IMF) di dalam batas yang

disyaratkan dalam Standar ini.

Sambungan Prakualifikasi

“Bolted Extended End

Plate”

Sambungan “Bolted Extended End Plate”

Pembatasan Parametrik pada Prakualifikasi

Pembatasan Parametrik pada Prakualifikasi

1. Pembatasan Balok

Balok harus memenuhi pembatasan sebagai berikut:

a) Balok harus komponen struktur WF gilas atau profil-I tersusun memenuhi persyaratan Pasal 2.3. Pada ujung-ujung tersambung-momen dari profil-profil tersusun dilas, dalam paling sedikit tinggi penampang balok atau 3 kali lebar sayap, pilih yang terkecil, badan balok dan sayap harus disambungkan menggunakan suatu las gruv PJK atau sepasang las filet yang masing-masing memiliki ukuran 75 % dari tebal badan balok tetapi tidak kurang dari 1/4 in. (6 mm). Untuk selebihnya, ukuran las tidak boleh kurang dari yang disyaratkan untuk menyempurnakan penyaluran geser dari badan ke sayap.

Pembatasan Parametrik pada Prakualifikasi

b) Tinggi penampang balok, d, dibatasi sampai nilai-nilai yang diperlihatkan dalam Tabel 6.1.

c) Tidak ada pembatasan terhadap berat per satuan panjang balok.

d) Tebal sayap balok dibatasi sampai nilai-nilai yang diperlihatkan dalam Tabel 6.1.

e) Rasio bentang bersih-terhadap-tinggi penampang balok harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:

(a) Untuk sistem SMF, 7 atau lebih besar.

(b) Untuk sistem IMF, 5 atau lebih besar.

f) Rasio lebar-terhadap-tebal untuk sayap dan badan balok harus memenuhi persyaratan SNI Ketentuan Seismik.

g) Pembreisan lateral balok harus disediakan menurut SNI Ketentuan Seismik.

Pembatasan Parametrik pada Prakualifikasi

h) Zona terlindung harus ditentukan sebagai berikut:

1) Untuk sambungan pelat-ujung yang diperpanjang tanpa pengaku: bagian balok antara muka kolom dan suatu jarak sama dengan tinggi penampang balok atau 3 kali lebar sayap balok dari muka kolom, pilih yang terkecil.

2) Untuk sambungan pelat-ujung yang diperpanjang dengan pengaku: bagian balok antara muka kolom dan suatu jarak sama dengan lokasi ujung pengaku ditambah setengah tinggi penampang balok atau 3 kali lebar sayap balok, pilih yang terkecil.

Pembatasan Parametrik pada Prakualifikasi

2. Pembatasan Kolom

Kolom harus memenuhi pembatasan sebagai berikut:

a) Kolom harus salah satu dari bentuk profil gilas atau susun yang diizinkan pada Pasal 2.3.

b) Pelat-ujung harus disambungkan ke sayap kolom.

c) Tinggi penampang kolom profil gilas harus dibatasi sampai maksimum W36 (W920).

Tinggi penampang kolom WF tersusun tidak boleh melebihi yang untuk profil gilas.

Kolom profil silang tidak boleh memiliki lebar atau tinggi penampang lebih besar dari tinggi penampang yang diizinkan untuk profil gilas.

Pembatasan Parametrik pada Prakualifikasi

d) Tidak ada pembatasan dari berat per satuan panjang kolom.

e) Tidak ada persyaratan tambahan untuk tebal sayap.

f) Rasio lebar-terhadap-tebal untuk sayap dan badan kolom harus memenuhi persyaratan SNI Ketentuan Seismik.

f) Pembreisan lateral kolom harus memenuhi persyaratan SNI Ketentuan Seismik.

Geometri Sambungan

“Bolted Extended End Plate”

• Geometri Empa Baut Tanpa Pengaku, 4E

Geometri Empa Baut dengan Pengaku, 4ES

Geometri Sambungan

“Bolted Extended End Plate”

Geometri Delapan Baut dengan Pengaku, 8ES

Bolted Extended End Plate

• Ketebalan pelat sayap kolom pada sambungan balok-kolom, harus diperiksa terhadap mekanisme kelelehan pada pealt ujung balok dan pelat sayap kolom akibat momen yang ditransfer dari balok.

• `

• Yp = Parameter mekanisme leleh pelat ujung balok

• Yc = Parameter mekanisme leleh pelat sayap kolom.

• (lihat Tabel 6.2 - 6.6 SNI 7972:2020 / AISC 358-16)

Bolted Extended End Plate

Bolted Extended End Plate

Bolted Extended End Plate

Bolted Extended End Plate

Bolted Extended End Plate

Contoh Sambungan End Plate

Contoh Sambungan End Plate



Flush End Plate Tanpa Pengaku

Contoh Sambungan End Plate

Contoh Sambungan End Plate

Contoh Sambungan End Plate

Contoh Sambungan End Plate



Extended End Plate Tanpa Pengaku

Contoh Sambungan End Plate

Contoh Sambungan End Plate

Contoh Sambungan End Plate

Contoh Sambungan End Plate



Extended End Plate dengan Pengaku

Contoh Sambungan End Plate

Contoh Sambungan End Plate

Contoh Analisa

Sambungan Prakualifikasi

“ Bolted Extended End Plate ”

A. DATA PERENCANAAN A.1. Input Data Material

Mutu struktur baja untuk balok, Q345

Tegangan leleh struktur baja, F_y = 345 MPa

Tegangan putus struktur baja, F_u = 450 MPa

Mutu struktur baja untuk kolom, Q345

Tegangan leleh struktur baja, F_y = 345 MPa

Tegangan putus struktur baja, F_u = 450 MPa

Mutu struktur baja untuk kolom, Q345

Tegangan leleh struktur baja, Fy = 345 MPa

Tegangan putus struktur baja, F_u = 450 MPa

Modulus elastisitas baja, E = 200000 MPa

Tegangan tarik putus angkur baut, f_u^b = 825 MPa

Panjang struktur balok, L = 8.00 m Data dimensi dari penampang profil WF, Profil :

h_bt = 500 mm

b_bf = 200 mm

t_bw = 10 mm

t_bf = 16 mm

r = 20 mm

Data dimensi dari penampang profil WF, Profil :

h_ct = 350 mm

b_cf = 350 mm

t_cw = 12 mm

t_cf = 19 mm

r = 20 mm

Terdapat pengaku pada kolom? YA

WF 500x200x10x16

HB 350 x 350 x 12 x 19

Data dimensi pelat,

Tebal pelat ujung, t_p = 30 mm

Lebar pelat ujung, b_p = 250 mm

Tebal pelat pengaku untuk flange kolom, t_s1 = 12 mm

Tebal pelat penerus badan kolom, t_sw = 12 mm

Tebal pelat pengaku untuk pelat ujung, ts = 12 mm

Data dimensi dan posisi baut

Diameter baut pakai, d_b = 32 mm

Lokasi baut pada end plate, p_fi, p_fo = 100 mm

d_e = 50 mm

g = 150 mm

Ukuran kaki pengelasan, w = 10.00 mm

B.1. Kontrol Pembatasan Dimensi pada Prakualifikasi

Nilai Maks Nilai Min Dimensi WF

(mm) (mm) (mm)

Tebal sayap balok, t_bf 19 10 16 [ OK ]

Lebar sayap balok, b_bf 229 152 200 [ OK ]

Tinggi penampang balok penyambung, d 610 349 500 [ OK ]

Tebal pelat-ujung, t_p 38 13 30 [ OK ]

Lebar pelat-ujung, b_p 273 178 250 [ OK ]

Jarak horizontal antara baut-baut, g 152 102 150 [ OK ]

p_fi 140 44 100 [ OK ]

p_fo 140 44 100 [ OK ]

Keterangan Parameter

Jarak vertikal dari bagian dalam dari suatu sayap tarik balok ke baris baut bagian dalam terdekat,

Jarak vertikal dari bagian luar dari suatu sayap tarik balok ke baris baut bagian luar terdekat,

B.2. Analisa pada Bagian Balok

B.2.1. Kontrol Desain Pelat Ujung dan Baut

Tegangan leleh minimum baja, F_y = 345 MPa

Rasio tegangan leleh terekspektasi terhadap tegangan leleh minimum terspesifikasi,

(berdasarkan ASTM A36/A36M) R_y = 1.1

Faktor perkiraan kekuatan puncak sambungan, C_pr = (F_y + F_u) / (2 * F_y) = 1.152 C_{pr -maks} = 1.200 C_pr = 1.152 Modulus penampang plastis efektif,

Z_x = b_bf * t_bf * (h_bt - t_bf) + t_bw * (0,5 * h_bt - t_bf)² = 2096360 mm³ Momen maksimum yang mungkin terjadi pada sendi plastis,

M_pr = C_pr * R_y * F_y * Z_x = 916.633 kN.m

Jarak bersih antara sayap-sayap, d₀ = h_bt - t_bf = 484 mm

Luas badan penampang, A_bw = d₀ * t_bw = 4840 mm2

Perbandingan jarak bersih antar sayap dengan tebal badan, d₀/t_bw = 48.400

Koefisien tekuk geser pelat badan, k_v = 5.34

Koefisien kekuatan geser badan,

Kondisi 1 : d₀/t_w ≤ 2,24 * √(E/F_y) C_{v 1} = 1.00 Kondisi 2 : d₀/t_w > 2,24 * √(E/F_y) C_{v 1} = 1,1 / (d₀/t_bw) * √(k_v * E / F_y) = - Koefisien kekuatan geser badan pakai, C_{v 1} = 1.00

Kekuatan geser nominal, V_n = 0,6 * F_y * A_bw * C_{v 1} = 1001.88 kN

% = 50 %

Gaya geser akibat 1,2D + 0,5L, V_{grav itasi} = % * V_n = 500.94 kN

Jarak dari muka kolom ke sendi plastis, S_h(1) = 0,5 * h_bt = 250 mm S_h(2) = 3 * b_bf = 600 mm S_h = min(S_h(1);S_h(2)) = 250 mm Momen desain pada sambungan tepi balok, M_f = M_pr + S_h * V_{grav itasi} = 1041.868 kN.m Perbandingan gaya geser akibat 1,2D + 0,5L berbanding

kekuatan geser nominal,

jarak dari sumbu sayap tekan balok ke sumbu deretan baut tarik,

h₁ = h_bt - (1,5 * t_bf + p_fi) = 376 mm h₀ = h_bt - 0,5 * t_bf + p_fo = 592 mm

Faktor ketahanan untuk kekuatan baut, φn = 0.9

Kekuatan tarik nominal baut, Fub = 825 MPa

Diameter perlu untuk baut,db-req = √[(2 * Mf) / (π * φn * Fub * (h0 + h1))] = 30.378 mm Kontrol diameter baut pakai terhadap diameter perlu,

Syarat, db ≥ db-req

32.00 ≥ 30.378 → [ OK ]

Referensi

Terima Kasih

Struktur Baja 2

Ir. Totok Andi Prasetyo, ST., MT

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI NASIONAL

Kuliah 12 – Struktur Baja pada