FAKULTAS DESAIN dan TEKNIK PERENCANAAN UJIAN TENGAH SEMESTER

Periode Genap Tahun Akademik 2006/2007

Jurusan : Teknik Sipil Hari / Tanggal : Selasa/ Kd. Kls./MK : A / TS13404 Waktu : 10.50 – 13.20 Mata Ujian : Struktur Baja 1 Semester : IV Dosen : Wiryanto Dewobroto Sifat Ujian : Closed Books 1. SAMBUNGAN BAUT (75%). Jika diketahui :

Spesifikasi Bahan : Baja karbon A36 E (modulus elastisitas) = 200 000 MPa Fy tegangan leleh minimum 36 ksi ≈ 250 MPa Fu tegangan tarik 58-80 ksi (mean 69 ksi) ≈ 475 MPa

HTB (High Tension Bolts) A325 or A325M Tegangan geser nominal tumpu, Fnv = 330 Mpa (ulir di bidang geser) Diameter baut = 16 mm Diameter lubang = 18 mm (standard)

Adapun konfigurasi sambungan adalah sebagai berikut :

16

10M16A325M

18

P

P

P

5

P

1618

70

70 70 7575

40

70 70 70 40

70

60.6

60.6

50

50

50

50

1618

290

Pertanyaan :

a. Jika tebal pelat t = 5 mm, berapa P maksimum yang dapat diberikan. b. Jika digunakan konfigurasi dan jumlah baut yang sama seperti di atas, berapa tebal pelat agar

keruntuhan ditentukan dari kekuatan baut yang ada. c. Jika digunakan sambungan slip-kritis dengan memberikan Pre-tensioning min 70% kuat ultimate

baut, maka berapa P maksimum yang dapat diberikan sebelum terjadi slip. 2. SAMBUNGAN LAS (25%).

Jika konfigurasi pelat di atas dengan ketebalan pelat t = 5 mm diganti dengan sistem sambungan las (tidak memakai baut sama sekali).

Pertanyaan : a. Rencanakan sambungan las (memakai las sudut) yang diperlukan. b. Berapa P maksimum sambungan las tersebut.

Selamat bekerja

1. HITUNGAN SAMBUNGAN BAUT (bobot 75%) Kekuatan PELAT

P50 6050

40

70

70

70

40

P

505060

75

70

70

75

G

H

I

A

B

C

D

E

F

18

41

18

102

103290

35

*** Kekuatan Tumpu sekitar Lubang Baut *** Tinjau bagian pelat tepi (paling kanan):

1.5 3.0n c u uR L tF dtF= ≤ deformasi yang timbul pada lubang baut tidak menjadi permasalahan ............... (J3-6b) 1.5* 41*5* 475 3.0*16*5* 475nR = ≤ 146062.5 114000nR = ≤ ∴ 114 kNnR = per baut (ada 3 baut)

Tinjau bagian pelat tengah :

1.5 3.0n c u uR L tF dtF= ≤ deformasi yang timbul pada lubang baut tidak menjadi permasalahan ............... (J3-6b) 1.5*102*5* 475 3.0*16*5* 475nR = ≤ 363375 114000nR = ≤ ∴ 114 kNnR = per baut (ada 4 baut)

Tinjau bagian pelat tepi (paling kiri):

1.5 3.0n c u uR L tF dtF= ≤ deformasi yang timbul pada lubang baut tidak menjadi permasalahan ............... (J3-6b) 1.5*103*5* 475 3.0*16*5* 475nR = ≤ 366937 114000nR = ≤ ∴ 114 kNnR = per baut (ada 3 baut)

Jadi kekuatan ijin pelat terhadap bahaya tumpu

0.75*114*10 855 kNu nP Rφ= = = *** Kekuatan Tarik *** Potongan utuh

2290*5 1450 mmgA = = : leleh u g yP A Fφ= ......................................................................................... (D2-1) 0.9*1450*250 /1000 326.25 kNu g yP A Fφ= = = (kekuatan pelat utuh ≈ 100%)

Potongan netto A-B-C-D-E-F 290 4*18 218 mmn gw w d= − = − =∑

2218*5 1090 mmn nA w t= = = ; e nA A= : fraktur u e uP A Fφ= ............................................................ (D2-2) 0.75*1090*475/1000 388.3 kNu n uP A Fφ= = =

Potongan netto A-B-G-C-H-D-I-E-F

∑ ∑+−= gs

gn dww 42

260290 18*7 6 318.286 mm

4*35nw = − + = >>> 290 mmgw = tidak menentukan

Potongan netto A-B-G-H-I-E-F

∑ ∑+−= gs

gn dww 42

260290 18*5 2 251.43 mm

4*35nw = − + =

2251.43*5 1257.15 mmn nA w t= ⋅ = = ; e nA A= : fraktur u e uP A Fφ= ................................................ (D2-2) 0.75*1257.15*475/1000 447.85 kNu n uP A Fφ= = =

Kekuatan BAUT Kuat geser pada baut (satu sisi) adalah:

u b vP nA Fφ= ............................................................................................................................................... (J3-1 )

( )2140.75*10* 16 *330 /1000uP π=

498 kNuP = Catatan : kondisi kritis ditentukan oleh kekuatan leleh (pelat utuh), selanjutnya potongan kritis adalah pada lubang (baut 4 baris ditengah), yang menjadi lintasan terpendek dan tidak dimungkinkan ada keruntuhan blok.

SAMBUNGAN FRIKSI dengan BAUT MUTU TINGGI (SLIP-CRITICAL)

n u sc b sR D h T Nμ= ......................................................................................................................................... (J3-4) dimana

μ = rata-rata koefisien slip permukaan, diambil μ = 0.35 untuk permukaan Class A (unpainted clean mill scale steel surfaces or surfaces with Class A coatings on blast-cleaned steel and hot-dipped galvanized and roughened surfaces)

Du = 1.13 adalah faktor pengali yang mewakili rasio rata-rata tegangan pretension baut yang terpasang dan nilai minimum yang ditetapkan

hsc = 1.0 faktor lubang dianggap sebagai lubang standard

Ns = jumlah bidang slip , Ns = 1 (satu sisi)

Tb = minimum fastener tension , Tb = 91 kN ≈ minimum 0.70 kali kuat tarik baut (Tabel J3.1M)

0.35*1.13*1*91*1 36 kNnR = =

0.85*10*36 306 kNu nP nRφ= = = NOTE: Design loads are used for either design method and all connections must be checked for strength as bearing-type connections. Rangkuman perhitungan sambungan menurut ANSI/AISC 360-05

Komponen yang dievaluasi

Pu maks (kN)

Efisiensi sambungan

Keterangan Applicable

1 Pelat 326.25 (100 % pelat utuh) 2 Baut HTB 498 (153% pelat utuh) Sambungan Tumpu ya

3 HTB - Full Pretensioning 306 (94% pelat utuh) Sambungan Friksi

ya

JAWABAN SOAL NO.1

a. Jadi P maks yang diijinkan pada sambungan tersebut yang ditentukan dari kekuatan leleh plat tersebut yaitu 326.25 kNuP = (100% kekuatan pelat utuh)

b. Agar keruntuhan ditentukan oleh baut maka P maks = 498 kN , karena yang paling kritis adalah pelat terhadap bahaya leleh dimana 498 kNu g yP A Fφ= = .

Maka 498 3 498*1000 2213.3330.9*250g

y

EAFφ

= = = jika wn = 290 mm maka tmin = 7.63 mm diambil 8 mm.

c. P maksimum yang dapat diberikan sebelum terjadi slip = 306 kN

2. HITUNGAN SAMBUNGAN LAS (bobot 25%)

P

P

P

5

P

50

50

290

222

4

4

4

Sambungan las ditentukan juga oleh kondisi geometri dari pelat sambungan, karena tebal pelat 5 mm maka hanya dapat dipasang las sudut maksimum 5 mm (teoritis), untuk mengantisipasi pelaksanaan maka dipadang las sudut t = 4 mm di ujung-ujung sambungan. Kekuatan las sudut tersebut Luas efektif las sudut untuk lebar 290 mm:

2*0.707* 4*0.707*290 820 mmeA t l= = = / sisi total ada diujung = 2 sisi

2820* 2 1640 mmeA = = / sisi

( )0.60u EXX eR F Aφ= ( )0.75* 0.6* 483 *1640 356454 N 356 kNuR = = = >>> Pn pelat utuh = 326 kN

Jadi cukup digunakan las sudut t = 4 mm di ujung-ujung seperti gambar di atas. Kapasitas P maks = 326 kN ditentukan oleh pelat yang disambung.