perencanaan base plate
DESCRIPTION
Perhitungan perencanaan Base Plate Kolom BajaTRANSCRIPT
![Page 1: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/1.jpg)
BAB 8
Perencanaan Base Plate
Perencanaan dimensi baseplate melibatkan gaya vertikal, momen dan geser, oleh karena
itu diperlukan perhitungan dimensi baseplate untuk menahan gaya-gayatersebut. Umumnya,
ukuran baseplate dihitung berdasarkan kekuatan beton pada pondasi saat hancur karena
terbebani oleh beban diatasnya. Ketebalan baseplate dihitung berdasarkan batas plastis yang
disebabkan oleh bengkoknya bagian kritis pada plat tersebut. Perancangan baseplate meliputi
dua langkah utama yaitu dengan menentukan ukuran panjang dan lebar baseplate dan
menentukan ketebalan baseplate.
Antara kolom baja dan baseplate harus terikat menjadi satu kesatuan, oleh karena itu perlu
dilakukan perencanaan sambungan yang berfungsi untuk menyatukan kolom dengan baseplate
tersebut. Alat sambung yang digunakan umumnya berupa las, karena las lebih mudah dikerjakan
dan difabrikasi.
Gambar 2. 31 Macam-macam type Base Plate
Perencanaan Baseplate Dengan Metode AISC-LRFD
Perencanaan baseplate terdiri dari perhitungan baseplate akibat beban vertikal saja,
perhitungan baseplate akibat beban vertikal dan momen, serta perhitungan baseplate dengan
beban geser.
8.1 Baseplate Dengan Beban vertikal
Perencanaan Baseplate dengan beban vertikal diasumsikan bahwa beban vertikal adalah
beban terpusat pada pelat yang selanjutnya menjadi beban terbagi rata untuk struktur di
dibawahnya.
![Page 2: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/2.jpg)
Gambar 2.32 Ukuran Pelat
Untuk menghitung dimensi berdasarkan beban vertikal dengan metode LRFD
dapat dilakukan dengan mengikuti langkah-langkah sesuai prosedur berikut :
1. Mentukan beban vertikal (Pu).
2. Menentukan luasan pelat ( A1 ), didasarkan pada sifat-sifat dari pondasi yang
menahan dasar kolom baja tersebut, yaitu :
A1 = ๐๐ข
๐๐โ0.85 ๐๐โฒ (mm
2) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ.(2.17)
Dimana :
Pu = Beban vertikal (Newton)
๐๐ = Faktor resistensi beton, 0.6
fcโ = Mutu beton (MPa)
Menentukan dimensi pelat ( B dan N ), sehingga m dan n kira-kira sama.
Gambar 2.33 Ukuran pelat
![Page 3: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/3.jpg)
Dilihat dari batasan kritis pada pelat itu sendiri, yaitu :
N = ๐ด1 + โ d + 100 (mm)
Dimana : 100 mm tambahan diperlukan untuk tempat baut angker
N = Panjang pelat (mm)
A1 = Luasan pelat (mm2)
ฮ = 0.5 (0.95d โ 0.8bf ) (mm)
B = ๐ด1
๐ bf + 100 (mm)
Dimana :
B = Lebar pelat (mm)
1. Menetukan nilai m dan n, sebagai berikut :
m = ๐โ0.95๐
2 (mm)
n = ๐ตโ0.8 ๐๐
2 (mm)
Dimana :
d = kedalaman sayap dari kolom (mm)
bf = lebar sayap dari kolom (mm)
1. Menentukan ketebalan pelat ( tp ) didasarkan dari besaran nilai m atau n yangdilihat
pada gambar 2.32 di atas dan diambil nilai yang terbesar. Untukmenentukan ketebalan
pelat yaitu:
tp = (m atau n) 2.๐
0.9๐น๐ฆ .๐ต.๐ (mm) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ.(2.21)
Dimana :
tp = Tebal pelat (mm)
Fy = Mutu baja (MPa)
![Page 4: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/4.jpg)
2. Menentukan luas dasar beton (bantalan), yaitu:
A2 = 4 N B โฆโฆโฆโฆโฆโฆ..(2.22)
8.2 Baseplate Dengan Beban vertikal dan Momen
Terdapat dua metode perencanaan untuk menentukan dimensi baseplate yangterbebani oleh
gaya aksial dan momen, yaitu :
1. Perhitungan untuk eksentrisitas (e) kecil dan sedang.
2. Perhitungan untuk eksentrisitas (e) besar.
8.2.1 Perhitungan Eksentrisitas (e) Kecil dan Sedang
Gambar 2.34 Base plate dengan eksenstrisitas besar
Jika nilai eksentrisitas (e) sama atau lebih kecil dari N/6, distribusi gaya tekanterjadi di
seluruh permukaan baseplate, seperti yang terlihat pada gambar 2.13. Gaya f1,2 dapat
dihitung sebagai berikut :
f1.2 = ๐
๐ต.๐ ยฑ
๐.๐
๐ผ < Fp (MPa) โฆโฆโฆโฆโฆโฆ..(2.23)
Dimana:
B , N = dimensi baseplate (mm)
c = N /2 (mm)
I = momen inersia. ( B x N 3 )
/ 12 (mm
4)
Berdasarkan LRFD (Load & Resistance Factor Design), gaya tekan maksimum (f1) tidak
boleh melebihi gaya tekan yang diizinkan (Fp) :
![Page 5: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/5.jpg)
Fp = 0.85 ๐c f โc ๐ด2
๐ด1 (MPa) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ.. (2.24)
Dimana :
fโc = Mutu beton (ksi)
A1 = Luas baseplate (in2)
A2 = Luas beton dasar (bantalan) (in2)
๐c = Faktor resistensi pada beton, 0.6
Untuk menghitungnya dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Menentukan Pu dan Mu
2. Menentukan tegangan desain bantalan maksimum
๐น๐ = 0.85๐๐๐๐โฒ
๐ด2
๐ด1 โค 1.7๐๐ ๐โฒ๐ โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ.. (2.25)
3. Menentukan nilai N dan B dengan perkiraan
4. Menentukan tegangan bantalan yang terjadi dengan rumus ๐1.2
= ๐
๐ต.๐ยฑ
๐.๐ถ
๐ผ
5. Memeriksa apakah nilai ๐ = ๐
๐ โค
๐
6 dan nilai f1,2 < Fp . Jika nilainya memenuhi maka
diteruskan kelangkah selanjutnya, jika tidak kembali ke langkah 3.
6. Menentukan tebal pelat ๐ก๐ = 4๐๐๐๐ข
0.90 ๐น๐ฆ
Gambar 2.35 Beban dengan Eksentrisitas sedang
Jika nilai eksentrisitas (e) diantara N/6 dan N/2, distribusi gaya tekan terjadi hanyapada
sebagian baseplate, seperti yang terlihat pada gambar 2.14. Agar seimbang,distribusi
![Page 6: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/6.jpg)
gaya tekan harus sama dengan beban vertikal dan berada pada jarak etitik tengah dari
baseplate. Gaya maksimum f1 dihitung sebagai berikut :
f1 = 2.๐
๐ด.๐ต (MPa) โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ.. (2.26)
Dimana :
A = Panjang tegangan yang terjadi, 3 (N/2 โ e)
8.2.2 Perhitungan Eksentrisitas (e) Besar
Gambar 2.36 Beban dengan Eksentrisitas besar
Saat terjadi eksentrisitas (e) yang besar, maka disarankan menggunakanjangkar (anchor
bolt) untuk meredam peregangan komponen pada saat beban momenbekerja. Hal ini
diperlihatkan pada gambar 2.36.
Untuk menghitungnya dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Menentukan Pu dan Mu
2. Tentukan nilai N dan B dengan coba-coba.
1. Hitung nilai eksentrisitras e = M / P
2. Menentukan tegangan bantalan maksimum
f2,1 = ๐
๐ต.๐
๐.๐
2๐ผ โค Fp
Fp = Tegangan beton yg diperbolehkan
๐น๐ = 0.85โ ๐๐โฒ๐
๐ด2
๐ด1 โค 1.7โ ๐ ๐โฒ๐ โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ.. (2.27)
3. Letak garis netral dan tegangan-tegangan
f3
f4 = f2 - f3
m
f3 f2 f3
![Page 7: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/7.jpg)
A = ๐2
๐2+๐1*N
๐3 =๐ดโ๐
๐ด๐2 f4 = f2 - f3
4. Menghitung momen Mplu = (1/2 f3 + 1/3 f4) m2*B
5. Menghitung kapasitas jangkar (T)
๐ =๐๐ ๐ด ๐ต
2 โ ๐ โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ.. (2.28)
6. Menentukan tebal pelat (tp)
๐ก๐ = 4๐๐๐๐ข
0.9 ๐ ๐น๐ฆ โฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆโฆ.. (2.29)
8.2.3 Desain Tambahan Untuk Perhitungan Eksentrisitas Besar
Saat pelat dasar menerima beban vertikal dan beban momen yang cenderungbesar, terjadi
eksentrisitas yang besar pula. Keadaan ini berakibat tidak seimbangnyapelat dasar yang
selanjutnya dapat menyulitkan pengerjaan terutama pada saat awalkonstruksi berlangsung.
Untuk itu, diperlukan pengikat antara pelat dasar danpondasi agar dapat menahan gaya
guling yang terjadi. Pengikat yang dimaksudadalah anchor bolt (baut angkur).
Maitra (1978) telah mengembangkan suatu solusi grafis untuk kasus pelatdasar yang
memiliki beban eksentris yang besar. Grafik yang dimaksud adalahsebagai berikut :
Gambar 2.37 Grafik Desain Tambahan Untuk Baseplate Dengan Beban vertikal dan
Momen
![Page 8: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/8.jpg)
Untuk menentukan resultan gaya (T) dari ankur (anchor bolt), dapat dihitungdengan prosedur
sebagai berikut:
1. Menentukan Pu dan Mu
2. Menentukan tegangan desain bantalan maksimum
3. ๐น๐ = 0.85๐๐ โฒ๐ ๐ด2
๐ด1 ๐๐ ๐ (2.31)
4. Menentukan nilai N dan B dengan asumsi.
5. Hitung ๐ฝ = [ ๐+๐.๐ดโฒ
๐๐ .๐ต.๐โฒ 2 ]sehingga dari grafik didapat A/Nโ
6. Dari nilai A/N` didapat nilai A. Jika nilai A sesuai maka lanjutkan ke
langkahselanjutnya, jika tidak ulangi langkah 3.
7. Dari grafik juga di dapat nilai ฮฑ. Sehingga dapat dicari kapasitas angkur
๐ = ๐+๐๐ดโฒ
๐ผ .๐โฒ โ ๐ (2.32)
Dimana = koefisien jarak angkur dari pusat distribusi beban
8.3 Baseplate Dengan Beban Geser
Biasanya, gaya geser kolom dasar secara keseluruhan dilawan oleh gesekankarena adanya
beban tekan aksial. Karena itu biasanya tidak diperlukan untukperencanaan geser. Namun ada
beberapa kasus dimana perencanaan geserdiperlukan.
Ada 4 cara untuk menahan gaya geser yaitu: dengan pengembangan gayagesek; dengan
baut geser / bantalan, penggunaan penahan geser (shear lug) dandengan penanaman kolom ke
pondasi.
Gambar 2.38 Baseplate dengan beban geser
![Page 9: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/9.jpg)
Untuk merencanakan dimensi baseplate dengan beban geser dapat mengikuti
langkah berikut:
1. Menentukan bagian geser yang dapat ditransfer oleh gesekan sebesar ฮผ dikalikandengan
factor beban mati Vlgu, ditambah dengan bagian yang sesuai dari bebanhidup yang
menghasilkan gaya geser. Bagian ini ditahan oleh penahan geser(shear lug), adalah berbeda
antara beban geser yang diperhitungkan dankekuatan ini.
Vlgu = (faktor beban geser x gaya horizontal) - ( ฮผ x faktor beban mati x bebanmati)
2. Menghitung daerah bantalan yang diperlukan untuk penahan geser (shear lug)
๐ด๐๐๐ข =๐๐๐๐ข
0.85๐๐๐ โฒ๐ (2.33)
3. Menentukan dimensi penahan geser dengan asumsi bahwa bantalan terjadi pada bagian di
bawah pondasi beton.
๐ป โ ๐บ =๐ด๐๐๐ข
๐dimana W= Asumsi lebar shear slug
4. Menghitung momen pada penahan geser
๐๐๐๐ข = ๐๐๐๐ข
๐ [
(๐ป+๐บ)
2] (2.34)
5. Menghitung ketebalan shear lug
๐ก๐๐ = 4๐๐๐๐ข
0.9๐น๐ฆ (2.35)
Desain Baut Angkur
Baut angkur diperlukan untuk semua baseplate. Baut angkur digunakan untukmemperkuat semua
pelat dan untuk mencegah kolom terbalik. Baut angkur jugadiperlukan ketika pelat menerima
beban yang besar atau uplift.
Gambar 2.39 Type Baut Angkur
![Page 10: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/10.jpg)
Untuk menentukan panjang baut angkur yang dibutuhkan, didasarkan pada luas
permukaan pelat dan kapasitas baut angkur itu sendiri.
Dapat dihitung dengan prosedur sebagai berikut :
1. Menghitung luas baru Ag
๐ด๐ = ๐๐ข
0.75 ๐๐ก .๐น๐ข (2.36)
Dimana :
Tu = Kapasitas angkur (kip)
๐๐ก = faktor tahanan untuk tegangan = 0.75
๐น๐ข = Kekuatan tarik minimum (Ksi)
2. Menghitung luasan yang diproyeksikan
Gambar 2.40Bidang runtuh
๐ด๐๐ ๐ = ๐๐ข
4๐๐ก ๐โฒ๐ (๐๐2) (2.37)
Dimana
Tu = Kapasitas angkur (kip)
๐๐ก = faktor tahanan untuk tegangan = 0.75
๐น๐ข = Kekuatan tarik minimum (Ksi)
3. ๐ฟ = ๐ด๐๐ ๐
3.14 (๐๐) (2.38)
dimana Apsf = Luas permukaan pelat (in2)
Panjang jangkar ini berlaku apabila luas proyeksi dianggap penuh, artinya tidakterpotong oleh
tepi pondasi beton.Pada tahun (1983) Shipp and Haninger telah menyajikan panjang minimum
![Page 11: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/11.jpg)
jangkaryang tertanam dan juga jarak minimumnya keujung bawah pondasi. Disajikan dalam
table berikut
Contoh Perhitungan:
1. Kasus kolom dengan beban vertikal saja Pu = 800 kN
Kolom WF 200x200 d =200 mm tw = 8 mm
A = 11080 mm2 bf = 200 mm tf = 12 mm
fโc = 20 MPa Ix = 47.2 E6 mm4 Iy = 16 E6 mm
4
fy = 240 MPa Wx = 472 E3 mm3 Wy = 160 E3 mm
3
rx = 86.2 mm ry = 50.2 mm
Luas pelat: A1 = ๐๐ข
0.85 ๐๐ ๐๐โฒ=
800000
0.85โ0.6โ20 = 78432
ฮ = 0.5 (0.95d โ 0.8bf ) = 0.5 (0.95*200 โ 0.8*200) = 15 (mm)
N = ๐ด1 + โ = 78432 + 15 = 295 300 (mm)
B = ๐ด1
๐=
78432
300 = 261 300 (mm)
![Page 12: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/12.jpg)
Cek tegangan beton
fc โค Fp
Dipakai dimensi kolom 350x350 mm A2 = 12.25 104 mm
2
Luas pelat A1 = 300x300 = 9 104 mm
2
Fp = 0.85 ๐c f โc ๐ด2
๐ด1 = 0.85*0.6*20
12.25
9 = 11.9
fc = Pu / A1 = 800000 / 9 104 = 8.9 < Fp OK!
m = ๐โ0.95๐
2=
300โ0.95โ200
2 = 55 (mm)
n = ๐ตโ0.8 ๐๐
2=
300โ0.8โ200
2 = 70 (mm)
Tebal pelat
tp = (m atau n) 2.๐
0.9๐น๐ฆ .๐ต.๐ = 70*
2โ800000
0.9โ240โ300โ300 = 20.1 mm 20 mm
Kesimpulan: Pelat ukuran 300x300x20 mm; kolom ukuran 350x350 mm
2. Kasus kolom dengan beban vertikal dan momen (eksentrisitas kecil)
Pu = 800 kN ; Mux = 40 kNm
Kolom WF 200x200 d =200 mm tw = 8 mm
A = 11080 mm2 bf = 200 mm tf = 12 mm
fโc = 20 MPa Ix = 47.2 E6 mm4 Iy = 16 E6 mm
4
fy = 240 MPa Wx = 472 E3 mm3 Wy = 160 E3 mm
3
rx = 86.2 mm ry = 50.2 mm
Coba B = 300 mm , N = 300 mm A2 = 90000 mm2
e = Mu / Pu = 20 / 800 = 0.025 mm = 25 mm < N/6 = 50 mm (eksentrisitas kecil)
f1.2 = ๐
๐ต.๐ ยฑ
๐.๐
๐ผ=
800000
300โ300 ยฑ
20000000 โ150
3004 / 12= 8.89 4.44 < Fp (MPa)
f1 = 13.33 dan f2 = 4.44
Coba luas kolom beton 400 x 400 mm A2 = 160000 mm2
Fp = 0.85 ๐c f โc ๐ด2
๐ด1 = 0.85*0.6*20
16
9 = 13.6 (MPa)
f1 = 13.33 < Fp OK!
![Page 13: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/13.jpg)
Menentukan tebal pelat
m = ๐โ0.95๐
2=
300โ0.95โ200
2 = 55 (mm)
n = ๐ตโ0.8 ๐๐
2=
300โ0.8โ200
2 = 70 (mm)
Momen pada garis kritis Mplu = ยฝ *f1*m2*B = ยฝ *13.33*55
2*300 = 6048488
Kapasitas moment pelat Mn = ฯy Z fy = ฯy ( ยผ B tp2 )*fy = 0.9*( ยผ B tp
2 )*fy = Mplu
๐ก๐ = 4๐๐๐๐ข
0.9 ๐ต ๐น๐ฆ=
4โ6048488
0.9โ300โ240 = 19.3 20 mm
Kesimpulan: Pelat ukuran 300x300x20 mm ; kolom ukuran 400x400 mm
3. Kasus kolom dengan beban vertikal dan momen (eksentrisitas besar)
Pu = 200 kN ; Mux = 80 kNm
Kolom WF 200x200 d =200 mm tw = 8 mm
A = 11080 mm2 bf = 200 mm tf = 12 mm
fโc = 20 MPa Ix = 47.2 E6 mm4 Iy = 16 E6 mm
4
fy = 240 MPa Wx = 472 E3 mm3 Wy = 160 E3 mm
3
rx = 86.2 mm ry = 50.2 mm
Coba B = 350 mm , N = 350 mm A1 = 122500 mm2
e = Mu / Pu = 80 / 200 = 0.4 m = 400 mm > N/2 = 175 mm (eksentrisitas besar)
f1.2 = ๐
๐ต.๐ ยฑ
๐.๐
๐ผ=
200000
350โ350 ยฑ
80000000 โ175
3504 / 12= 1.6 11.2
f1 = -9.6 dan f2 = 12.8
Coba luas kolom beton 450 x 450 mm A2 = 202500 mm2
A2 / A1= 202500 / 122500 = 1.653
![Page 14: Perencanaan Base Plate](https://reader030.vdocuments.pub/reader030/viewer/2022033000/55cf9959550346d0339cea29/html5/thumbnails/14.jpg)
Fp = 0.85 ๐c f โc ๐ด2
๐ด1 = 0.85*0.6*20*1.653 = 13.1 (MPa)
f2 = 12.8 < Fp OK!
Menentukan tebal pelat
m = ๐โ0.95๐
2=
350โ0.95โ200
2 = 80 (mm)
n = ๐ตโ0.8 ๐๐
2=
350โ0.8โ200
2 = 95 (mm)
Letak garis netral A = ๐1
๐2+๐1*N =
12.8
12.8+9.6 * 350 = 200
๐3 =๐ดโ๐
๐ด๐2 =
200โ80
200โ 12.8 = 7.68
f4 = f2 - f3 = 12.8 โ 7.68 = 5.12
Mplu = (1/2 f3 + 1/3 f4) m2*B = (7.68/2+5.12/3)*80
2*350 = 12424533
Kapasitas moment pelat Mn = ฯy Z fy = ฯy ( ยผ B tp2 )*fy = 0.9*( ยผ B tp
2 )*fy = Mplu
๐ก๐ = 4๐๐๐๐ข
0.9 ๐ต ๐น๐ฆ=
4โ12424533
0.9โ350โ240 = 25.6 26 mm
Kesimpulan: Pelat ukuran 350x350x26 mm ; kolom ukuran 400x400 mm
f2
f1
m
f3
f3
f4 = f2 - f3
m
f3