Pertemuan XI : SAMBUNGAN BAUT

Transkripsi

1 Pertemuan XI : SAMBUNGAN BAUT dengan EKSENTRISITAS (Bolt Connection with Eccentricity) Mata Kuliah : Struktur Baja Kode MK : TKS 4019 Pengampu : Achfas Zacoeb Pendahuluan Jenis sambungan yang sering terdapat gaya dalam momen dan gaya lintang ditemukan pada struktur sambungan antara balok dan kolom, sambungan konsol pada kolom, juga terdapat pada sambungan balok gelagar, seperti pada gambar di bawah : Sambungan balok kolom Sambungan balok balok (gelagar) 1

2 Analisa Elastis Pemikul M Apabila suatu kumpulan baut menahan momen terfaktor, maka setiap baut akan mendapat gaya yang besarnya sebanding dengan jarak dari titik pusat kumpulan baut ke baut yang bersangkutan, yang dihitung sebagai berikut : Momen : M = K 1.r 1 + K.r + + K n.r n (1) dengan : M = momen yang bekerja pada kumpulan baut. K = gaya pada baut. r = jarak antara baut dengan pusat berat kumpulan baut (menjadi lengan gaya K). Analisa Elastis Pemikul M (lanjutan) Gambar 1. Kumpulan baut memikul momen.

3 Analisa Elastis Pemikul M (lanjutan) Perbandingan antara gaya K dengan jarak r : K 1 r 1 = K r = = K n r n () untuk : K 1 r 1 = K n r n, maka K 1 = r 1.K n r n (3) analog : K = r.k n r n Analisa Elastis Pemikul M (lanjutan) Dari (1), () dan (3) diperoleh : Maka : M = r 1.K n r n. r 1 + r.k n. r r + + r n.k n. r n r n (4) n M = K n r n r 1 + r + + r n M = K n i=n r r i n i=1, dengan r i = x i + y i M = K n i=n x r i + y i n i=1 (5) 3

4 Analisa Elastis Pemikul M (lanjutan) Resultan gaya pada paku ke n : K n = M.r n i=n x i +y i=1 i (6) Komponen gaya pada sumbu X dan Y pada paku ke n : K nx = K ny = M.y n i=n x i +y i=1 i M.x n i=n x i=1 i +y i (7) Analisa Elastis Pemikul M dan D Gambar. Struktur konsol memikul beban terfaktor P. 4

5 Analisa Elastis Pemikul M dan D (lanjutan) Komponen-komponen gaya terfaktor yang bekerja pada tiap baut : - Akibat gaya lintang P P = P n (8) dengan : P = gaya yang bekerja. n = jumlah baut. Analisa Elastis Pemikul M dan D (lanjutan) - Akibat momen lentur (M = P.e) Pada baut no. 1 : K 1x = M.y 1 x 1 +y 1 ; K 1y = M.x 1 x 1 +y 1 Pada baut no. 3 : K 3x = M.y 3 x 3 +y 3 ; K 3y = M.x 3 x 3 +y 3 Catatan : arah komponen gaya ke atas dan ke kanan dianggap positif, arah komponen gaya ke bawah dan ke kiri dianggap negatif. 5

6 Analisa Elastis Pemikul M dan D (lanjutan) Besar resultan gaya pada tiap paku diberikan oleh pers. (9) : R = K x + P x + K y + P y (9) R 1 = K 1x + K 1y P R 3 = K 3x + K 3y P Analisa Elastis Pemikul M dan D (lanjutan) Selanjutnya perhitungan gaya-gaya resultan seluruh baut dapat dilakukan dengan menggunakan Tabel 1 : Tabel 1. Perhitungan gaya resultan baut 6

7 Tidak Simetris Satu Arah Gambar 3. Struktur konsol dengan susunan baut tidak simetris satu arah. Tidak Simetris Satu Arah (lanjutan) Letak sumbu Y dapat dicari dengan cara statis momen, yaitu : - Statis momen terhadap sisi kiri : 5b. x 1 = 3b. x 1 + x x 1 = 3b. x 1+x 5b - Statis momen terhadap sisi kanan : 5b. x = b. x 1 + x (10) x = b. x 1+x (11) 5b Maka eksentrisitas : e x = e 1 + e + x (1) 7

8 Tidak Simetris Dua Arah Gambar 4. Struktur konsol dengan susunan baut tidak simetris dua arah. Tidak Simetris Dua Arah (lanjutan) Letak sumbu X dapat dicari dengan cara statis momen, yaitu : - Statis momen terhadap sisi atas : 5b. y 1 = 1b. e y + e y3 + b. e y y 1 = 1b. e y+e y3 + b. e y 5b - Statis momen terhadap sisi bawah : 5b. y = b. e y + e y3 + b. e y3 (13) y = b. e y+e y3 + b. e y3 (14) 5b Maka eksentrisitas : e y = e y1 + y 1 (15) 8

9 Contoh Soal Struktur konsol dengan susunan baut dua arah. Sebuah konstruksi pelat konsol memikul gaya terfaktor P = 8 ton dengan arah 60 o dengan garis horisontal, disambung pada kolom WF dengan memakai baut biasa dengan diameter d = 1/ = 1,7 mm. Sambungan tipe tumpu. Lakukanlah evaluasi sambungan ini apabila mutu BJ-37. a. Data Bidang geser = 1 Tebal pelat terkecil t = 8 mm Diameter paku d = 1/ = 1,7 mm Diameter lubang d 1 = 14,7 mm Mutu baja 37, f y = 40 MPa., f u = 370 MPa 9

10 b. Kekuatan nominal terfaktor baut pengikat (untuk satu baut). Kekuatan nominal baut. - Terhadap geser : R n = m. r 1. f b u. A b dengan : m = 1. r 1 = 0,4 untuk bidang geser baut berulir. f b u = 370 MPa. A b = ¼.. (1,7) = 16,61 mm. Maka, R n = (1). (0,4). (370). (16,61) = 18738,7 N = 187,39 kn. - Terhadap tumpu : R n = n. d b. t p. f u dengan : n =,4. d b = 1,7 mm. t p = 8 mm f u = 370 MPa. Maka, R n = (,4). (1,7). (8). (370) = 900,8 N = 90, kn. (menentukan) 10

11 - Kuat nominal terfaktor baut : R n = (0,75).(90,) = 67,67 kn = 6,77 ton c. Letak pusat berat susunan baut - Letak sumbu Y : Statis momen terhadap sisi kiri : (6b).(X ki ) = (4b).(130) X ki = (4/6).(130) = 86,7 mm Statis momen terhadap sisi kanan : (6b).(X ka ) = (b).(130) X ka = (/6).(130) = 43,3 mm Kontrol : X ki + X ka = 130 mm 86,7 + 43,3 = 130 mm (memenuhi) 11

12 - Letak sumbu X : Statis momen terhadap sisi atas : (6b).(Y a ) = (b).(70) + (1b).(140) + (1b).(10) Y a = (1/6).( ) = 81,7 mm Statis momen terhadap sisi bawah : (6b).(Y b ) = (b).(10) + (b).(140) + (1b).(70) Y b = (1/6).( ) = 18,3 mm Kontrol : Y a + Y b = 10 mm 81,7 + 18,3 = 10 mm (memenuhi) d. Eksentrisitas gaya terhadap titik berat susunan baut e x = X ka = ,3 = 1103,3 mm e y = 40 + Y a = ,7 = 11,7 mm 1

13 e. Besar gaya dan momen P u = P/ = 8/ = 4 ton = 4000 kg P ux = P u cos 60 o = 4000 cos 60 o = 000 kg (ke kiri) P uy = P u sin 60 o = 4000 sin 60 o = 3464,1 kg (ke bawah) M = P uy. e x P ux. e y = (3464,1).(110,33) (000)(1,17) = ,3 kg.cm (searah jarum jam) P x = P x /n = 000/6 = 333,3 kg (ke kiri) P y = P y /n = 3464,1/6 = 577,4 kg (ke bawah) e. Resultan gaya. Perhitungan resultan gaya yang bekerja pada baut diltabelkan seperti berikut : 13

14 f. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan : Resultan gaya pada baut no.1 dan no.6 telah melampaui kekuatan nominal terfaktor baut, yaitu R baut no.1 dan no. > R n = 6077 kg, oleh karena itu pada lokasi kedua baut ini akan mengalami kegagalan tumpu (bearing failure). Saran : Langkah-langkah yang dapat dilakukan untuk mengatasinya : - Memperbesar diameter baut. - Menambah jumlah baut. - Memperbesar tebal pelat konsol. TERIMA KASIH DAN SEMOGA LANCAR STUDINYA! 14