Upload
rhiskiaprilianto
View
137
Download
3
Tags:
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Perencanaan baja menggunakan metode LRFD, beserta konsep-konsep LRFD
Citation preview
oleh:oleh:Taufiq Rochman, ST, MTTaufiq Rochman, ST, MT
PERENCANAAN BAJA LRFD PERENCANAAN BAJA LRFD SK SNI-03-1729-2002SK SNI-03-1729-2002
STRUKTUR LENTUR, TEKAN DAN KOMBINASISTRUKTUR LENTUR, TEKAN DAN KOMBINASI
Perbandingan 2 KonsepPerbandingan 2 Konsep
Allowable Allowable Stress Stress Design Design (ASD)(ASD)
Load and Load and Resistance Factor Resistance Factor
Design (LRFD)Design (LRFD)
Pedoman Perencanaan Pedoman Perencanaan Bangunan Baja Untuk Bangunan Baja Untuk
Gedung Gedung (SKBI – 1.3.55.1987)(SKBI – 1.3.55.1987)
Tata Cara Tata Cara Perencanan Struktur Perencanan Struktur Baja Untuk Bangunan Baja Untuk Bangunan
Gedung Gedung (SNI-03-1729 2002) (SNI-03-1729 2002)
Distribusi Frekuensi Beban Q Vs Kekuatan Bahan RVs Kekuatan Bahan R
Konsep Perencanaan Konsep Perencanaan LRFDLRFD
R
Kekuatan Bahan RBeban Q
Q
KemungkinanGagal Pf
RmQm
Frek
uens
i
0
Konsep dan Filosofi Design LRFDKonsep dan Filosofi Design LRFD
RRnn > Ru = ( > Ru = ( ii Q Qi i ))
Load Resistance Factor Load Resistance Factor DesignDesign
Kapasitas yang ada meskipun telah direduksi (diperkecil) Kapasitas yang ada meskipun telah direduksi (diperkecil) tetap tetap HARUS LEBIH BESARHARUS LEBIH BESAR dari jumlah beban meskipun dari jumlah beban meskipun beban-beban itu telah dikalikan faktor beban (diperbesar)beban-beban itu telah dikalikan faktor beban (diperbesar)
= faktor reduksi kekuatan / = faktor reduksi kekuatan / strength reduction factorsstrength reduction factors RRnn = kuat nominal komponen struktur (tarik, tekan, lentur, geser)= kuat nominal komponen struktur (tarik, tekan, lentur, geser)
RRuu = kuat ultimat komponen struktur= kuat ultimat komponen struktur
= faktor beban / = faktor beban / overload factorsoverload factors QQii = berbagai jenis beban,= berbagai jenis beban, DD : beban mati: beban mati
LL : beban hidup: beban hidup EE : beban gempa: beban gempa
Kuat Ultimit, RuKuat Ultimit, Ru
Comb. 1Comb. 2Comb. 3Comb. 4Comb. 5Comb. 6
Ru = Max
1.4 D1.4 D1.2 D + 1.6 L + 0.5 (L1.2 D + 1.6 L + 0.5 (Laa atau H) atau H)
1.2 D + 1.6 (L1.2 D + 1.6 (Laa atau H) + ( atau H) + (LL L atau 0.8 W) L atau 0.8 W)
1.2 D + 1.3 W + 1.2 D + 1.3 W + LL L + 0.5 (L L + 0.5 (Laa atau H) atau H)
11.2 D .2 D 1.0 E + 1.0 E + LL L L
0.9 D 0.9 D (1.3 W atau 1.0 E) (1.3 W atau 1.0 E)
((ii . . QQii ) )
Kuat Rencana, Kuat Rencana, Rn Rn
lenturlentur Tekuk lateral-torsiTekuk lateral-torsi : R: Rn3n3
LentuLenturr
TarikTarik
LentuLenturr
RRnn
tekantekan Leleh penampang Leleh penampang : R: Rn1n1
Fraktur penampang effektif Fraktur penampang effektif : R: Rn2n2tarik - frakturtarik - fraktur
Tekuk lentur penampangTekuk lentur penampang : R: Rn2n2tekantekan
tergantung kondisi tergantung kondisi batasbatas
TekanTekan
Leleh penampang Leleh penampang : R: Rn1n1tarik - lelehtarik - leleh
Keruntuhan blok geser samb.Keruntuhan blok geser samb. : R: Rn3n3tarik - frakturtarik - fraktur
lenturlentur Leleh penampang Leleh penampang : R: Rn1n1Tekuk lokal elemen penyusunTekuk lokal elemen penyusun : R: Rn2n2
lenturlentur
Keruntuhan blok ujung bautKeruntuhan blok ujung baut : R: Rn4n4tarik - frakturtarik - fraktur
TekanTekantekantekan Tekuk torsi: profil T, Tekuk torsi: profil T, dan dan : R: Rn3n3
Faktor Reduksi Faktor Reduksi Kekuatan, Kekuatan,
0.900.90Las Tumpul PenuhLas Tumpul Penuh0.750.75Las Sudut, Las Pengisi dan Las Tumpul SebagianLas Sudut, Las Pengisi dan Las Tumpul Sebagian
Sambungan LasSambungan Las
0.750.75Sambungan baut baik yang memikul geser, tarik Sambungan baut baik yang memikul geser, tarik ataupun kombinasi geser dan tarik ataupun kombinasi geser dan tarik
0.750.75Kondisi batas frakturKondisi batas fraktur0.900.90Kondisi batas lelehKondisi batas leleh
Komponen struktur yang memikul gaya tarik untuk Komponen struktur yang memikul gaya tarik untuk 0.850.85Komponen struktur yang memikul gaya tekanKomponen struktur yang memikul gaya tekan
0.900.90Komponen struktur yang memikul lentur: balok Komponen struktur yang memikul lentur: balok lentur murni, balok berdinding penuh, perencanaan lentur murni, balok berdinding penuh, perencanaan geser pada balok dan pengakugeser pada balok dan pengaku
Faktor Reduksi (Faktor Reduksi ())Kuat Rencana untukKuat Rencana untuk
Elemen Tarik (1)Elemen Tarik (1) Leleh dan Putus pada Batang TarikLeleh dan Putus pada Batang Tarik
(a) Leleh pada Penampang Utuh(a) Leleh pada Penampang Utuh
(b) Putus pada Penampang Berlubang(b) Putus pada Penampang Berlubang
fy
fy
NuNu
yyggnn ffAANN
uueennffAANN
dimana:dimana:
AAe e = luas penampang bersih= luas penampang bersihffu u = tegangan putus = tegangan putus penampangpenampang
NuNu
dimana:dimana:
AAg g = luas penampang kotor= luas penampang kotorffy y = tegangan leleh penampang= tegangan leleh penampang
Elemen Tarik (2)Elemen Tarik (2)
NuNu
Mengalami Gagal GeserMengalami Gagal GeserPada Bidang APada Bidang Ags gs atau Aatau Ansns
Bila fBila fuu A Antnt 0.6 f 0.6 fu u AAnsns akan terjadi pola Pelelehan geser akan terjadi pola Pelelehan geser –– Retakan Retakan tariktarik
NNnn = f = fuu A Ann t t + + 0.6 0.6 ffyy A Agg ss
Bila fBila fuu A Antnt < 0.6 f < 0.6 fu u AAnsns akan terjadi pola Retakan geser akan terjadi pola Retakan geser –– Pelelehan Pelelehan tariktarik
NNnn = f = fyy A Agg t t + + 0.6 0.6 ffuu A Ann ss
Mengalami Gagal TarikMengalami Gagal TarikPada Bidang APada Bidang Agtgt atau A atau Antnt
Kegagalan Blok Geser pada SambunganKegagalan Blok Geser pada Sambungan
Elemen Tarik (3)Elemen Tarik (3) Kegagalan Blok Geser pada Ujung BautKegagalan Blok Geser pada Ujung Baut
NuNu
NNnn = f = fuu A Av v
dimana:dimana:AAv v = luas bidang geser disekitar baut= luas bidang geser disekitar bautffu u = tegangan putus penampang= tegangan putus penampang
Urutan PeraturanUrutan PeraturanPPBBI 87PPBBI 87Adopsi dari peraturan Belanda dengan lambang yang rumit Adopsi dari peraturan Belanda dengan lambang yang rumit , dsb yang menganut metode elastis tegangan ijin. Dikenal dengan ASD (, dsb yang menganut metode elastis tegangan ijin. Dikenal dengan ASD (Allowable Stress DesignAllowable Stress Design). Konsep: Tegangan yang terjadi harus kurang dari tegangan yang diijinkan.). Konsep: Tegangan yang terjadi harus kurang dari tegangan yang diijinkan.
ASD ASD (Allowable Stress Design )(Allowable Stress Design )Metode ini sama dengan metode di atas, hanya saja notasi telah disederhanakan Metode ini sama dengan metode di atas, hanya saja notasi telah disederhanakan ijinijin menjadi Fa (allowable) dan menjadi Fa (allowable) dan ultult menjadi Fu dan menjadi Fu dan menjadi Fy saja. menjadi Fy saja.
LRFD LRFD ((Load Resistance Factor Design)Load Resistance Factor Design)Konsep: Kapasitas yang direduksi > Beban yang dikalikan faktor pembesar. Metode ini lebih ekonomis. Antara elastis dan plastis. Konsep: Kapasitas yang direduksi > Beban yang dikalikan faktor pembesar. Metode ini lebih ekonomis. Antara elastis dan plastis.
IyM
AP .
Kondisi Batas Elemen Kondisi Batas Elemen LenturLenturLENTURLENTUR
Leleh UmumLeleh Umum
YieldYield
TekukTekuk
BucklingBuckling
LokalLokal
PenampangPenampang
GlobalGlobal
ElemenElemen
Sayap: FLBSayap: FLB
Flens Local BucklingFlens Local Buckling
Badan: WLBBadan: WLB
Web Local BucklingWeb Local Buckling
Tekuk Torsi: FTBTekuk Torsi: FTB
Flexural Torsional BucklingFlexural Torsional Buckling
Elemen Lentur (1)Elemen Lentur (1)
yw fth 2550
r
Tekuk Lokal pada Balok LenturTekuk Lokal pada Balok Lentur
q
(a) Balok Lentur(a) Balok Lentur
Y
Z
(b) Tekuk Lokal pada Pelat Badan (b) Tekuk Lokal pada Pelat Badan
Mu - yy
Z
YMu - yy
(c) Tekuk Lokal pada Pelat Sayap (c) Tekuk Lokal pada Pelat Sayap
f fy - frtb 370
r
yf ftb 170
p
yw fth 1680
p
WLBWLB FLBFLB
Elemen Lentur (2)Elemen Lentur (2)Klasifikasi Kekompakan ElemenKlasifikasi Kekompakan Elemen
KompakKompak
<= <= pp
Tidak KompakTidak Kompak
pp< < <= <= rr
LangsingLangsing
> > rr
yF170
70370
yF
yF2550
yF1680
Fy dalam MPaFy dalam ksi
Elemen Lentur (3)Elemen Lentur (3)
Profil Profil KompaKompa
kk
= Batas kelangsingan (Lihat tabel)= Batas kelangsingan (Lihat tabel)
Profil Profil Tak Tak
KompakKompakProfil Profil
LangsingLangsing
Elemen Lentur (4)Elemen Lentur (4)
(harga kelangsingan)(harga kelangsingan)
MMnn
rr
Zone-zone Tekuk Lokal pada Zone-zone Tekuk Lokal pada PenampangPenampang Elemen Lentur Elemen Lentur
pp
MMpp
MMrr
MMnn = M = Mpp = Z = Zxx f fyy 1.5 M 1.5 Myy
KompakKompak LangsingLangsingTak-Tak-KompakKompak
ProfilProfil ProfilProfilProfilProfil
pp
rr
pprrppppnn MMMMMMMM
22
ffrrnn MMMM
rr
Elemen Lentur (5)Elemen Lentur (5)
Z
Y
(d) Potongan Penampang
X
Lateral Torsional BucklingLateral Torsional Buckling pada Elemen Lentur pada Elemen Lentur
YX
(a) Balok Lentur(a) Balok Lentur
(c) Tampak Atas(c) Tampak Atas
Z
(b) Tampak Samping
XX
YYZZ
ZZ
(b) Tampak Samping(b) Tampak Samping
(d) Potongan Penampang(d) Potongan Penampang
LTBLTB
Penampang Kompak (1)Penampang Kompak (1)Lb < LpLb < Lp
yy FErLp .76.1
(ksi)
(MPa)
Penampang Kompak (2)Penampang Kompak (2)Lp < Lb < LrLp < Lb < Lr
Penampang Kompak (3)Penampang Kompak (3)Lb > = LrLb > = Lr
Penampang Tidak KompakPenampang Tidak Kompak
Diambil yang minimal Diambil yang minimal dari 2 rumus di atasdari 2 rumus di atas
un MM
Elemen Lentur (6)Elemen Lentur (6)
Plastis Plastis SempurnSempurn
aa
= Panjang elemen tak terkekang, jarak antar = Panjang elemen tak terkekang, jarak antar tumpuan lateraltumpuan lateral
Tekuk Tekuk InelastisInelastis
Tekuk Tekuk ElastisElastis
BentanBentang g
PendekPendekBentang Bentang
MenengahMenengahBentang Bentang PanjangPanjang
LLbb
LLpp LLrr
LLbb= Batas kelangsingan = Batas kelangsingan elemenelemen
LLp, p,
LLr r
Elemen Lentur (7)Elemen Lentur (7)
LLbb (panjang tak terkekang)(panjang tak terkekang)
MMnn
Zone-zone Tekuk Lateral Torsi pada Zone-zone Tekuk Lateral Torsi pada ElemenElemen Lentur Lentur
LLpp
MMpp
LLrr
MMrr
MMnn = M = Mpp = Z = Zxx f fyy 1.5 M 1.5 Myy
((untuk profil baja WF dan kanal gandauntuk profil baja WF dan kanal ganda))
PlastikPlastikSempurnaSempurna
TekukTekukElastikElastik
TekukTekukInelastikInelastik
pppprr
ppbbrrppppbbnn MM
LLLLLLLL
MMMMMMCCMM
wwyybb
yybb
bbcrcrnn IIIILLEE
GJGJEIEILL
CCMMMM22
Elemen Tekan versi SKSNIElemen Tekan versi SKSNI
y
gcrgn
FAFAN ..
1c
67.06.143.1
225.1 c
ElasticElastic
InelasticInelastic
y
cr
FF
25.0c 2.125.0 c 2.1c
un NN
Elemen Tekan versi AISCElemen Tekan versi AISC
ElasticElastic
InelasticInelastic
5.1c 5.1c
Elemen Tekan (1)Elemen Tekan (1)
(a) Tekuk Lokal pada Profil Siku(a) Tekuk Lokal pada Profil Siku
Nilai Nilai untuk untuk Local BucklingLocal Buckling pada Elemen Tekan pada Elemen Tekan
(c) Tekuk Lokal pada Pelat Badan(c) Tekuk Lokal pada Pelat Badan Profil WFProfil WF
h t w
yyffttbb 250250
yyww fftthh 665665
yyff ffttbb 250250
t b
(b) Batas Kelangsingan Profil Siku(b) Batas Kelangsingan Profil Siku
(d) Batas Kelangsingan Profil WF(d) Batas Kelangsingan Profil WF
bt f
Elemen Tekan (2)Elemen Tekan (2)
(b) Kelelehan Penampang(b) Kelelehan Penampang
Nu
Nu
Kapasitas Leleh Penampang dan Kapasitas Leleh Penampang dan Torsional BucklingTorsional Buckling
(a) Batang Tekan(a) Batang Tekan (c) Tekuk Torsi(c) Tekuk Torsi
yyggnn ffAANN
cltcltggnltnlt ffAANN
22
44111122 crzcrzcrycry
crzcrzcrycrycrzcrzcrycrycltclt ffff
HHffffHHffff
ff
(b) Potongan Penampang(b) Potongan Penampang
dengandengan
Elemen Tekan (3)Elemen Tekan (3)Nilai faktor tekuk Nilai faktor tekuk pada Elemen Tekan pada Elemen Tekan
Nu
Nu(a) Elemen Tekan(a) Elemen Tekan
(b) Axial Buckling(b) Axial Buckling
Nu
Nu
imin
imin
imin
imin
y
gcrgnf
AfAN
cc 0.25 0.25 0011..Untuk Untuk makamaka
cc 1.2 1.2 22252511 cc.. Untuk Untuk makamaka
(c) Potongan Penampang(c) Potongan Penampang
0.25 < 0.25 < cc < 1.2 < 1.2Untuk Untuk makamakacc....
.. 6767006611
434311
Kombinasi Elemen Kombinasi Elemen Tekan dan LenturTekan dan Lentur
1.98
.
nyb
uy
nxb
ux
n
u
MM
MM
NN
2.0
.
n
u
NN
1..2
nyb
uy
nxb
ux
n
u
MM
MM
NN
2.0.
n
u
NN
(1) (1)
Normal DominanNormal Dominan
(2) (2) Momen Momen
DominanDominan
Diagram Interaksi Diagram Interaksi Kombinasi Lentur dan Kombinasi Lentur dan
AksialAksial
nx
ux
MM
n
u
NN
ny
uy
MM
TCPSBBG
Analitis
0
1
11
0
KONVERSIKONVERSIMETRIC-SIMETRIC-SI
Kelemahan PeraturanKelemahan Peraturan SK SNI-03-1729-2002SK SNI-03-1729-2002
Belum didukung tabel profil beserta satuan SI, METRIC Belum didukung tabel profil beserta satuan SI, METRIC dan MPa yang lengkap. misal: Konstanta torsi J, Modulus dan MPa yang lengkap. misal: Konstanta torsi J, Modulus plastis Z, Konstanta Puntir lengkung Iw atau Cw tidak plastis Z, Konstanta Puntir lengkung Iw atau Cw tidak adaadaRumus yang mendukung satuan kita sangat kurang, Rumus yang mendukung satuan kita sangat kurang, apabila digunakan Mpa, tabel tidak adaapabila digunakan Mpa, tabel tidak ada Lebih baik semua satuan menggunakan METRIC (ksi, Lebih baik semua satuan menggunakan METRIC (ksi, kips, in, ft, dan lain-lain)kips, in, ft, dan lain-lain)
SEMUA YANG ADA DI BUMI ITU SEMUA YANG ADA DI BUMI ITU AKAN LENYAP !AKAN LENYAP ! DAN TETAP KEKAL WAJAH DAN TETAP KEKAL WAJAH TUHANMU YANG MEMPUNYAI TUHANMU YANG MEMPUNYAI KEBESARAN DAN KEMULIAAN.KEBESARAN DAN KEMULIAAN.
(Ar- Rochmaan 26 - 27)(Ar- Rochmaan 26 - 27)