BAB 5 DESAIN DAN ANALISIS SAMBUNGAN

Transkripsi

1 BAB 5 DESAIN DAN ANALISIS SAMBUNGAN Ba ini akan memahas kapasitas samungan rangka aja ringan terhadap gaya-gaya dalam yang merupakan hasil analisis struktur rangka aja ringan pada pemodelan a seelumnya. 5.1 DESAIN SAMBUNGAN RANGKA ATAP Gamar 5.1 menjelaskan lokasi joint-joint yang akan dianalisis. Joint-joint terseut dipilih untuk mewakili lokasi-lokasi lain yang sejenis Gamar 5.1 Lokasi joint samungan aja ringan yang akan dianalisis Samungan pada Joint 1 Pada joint 1, terdapat huungan samungan antara atang tekan A1 dengan atang tarik B1. Bentuk huungan samungan terseut diilustrasikan dalam gamar erikut : Sandi Nurjaman ( ) 5-1

2 Gamar 5.2 Samungan pada joint 1 Contoh desain samungan dierikan pada gamar 5.3 Gamar 5.3 Contoh samungan pada agian heel Desain Samungan Sekrup 1. Kapasitas Geser Batang Tekan A1 Peluangan dengan sekrup t 2 / t 1 = 1,0 1,0 Sandi Nurjaman ( ) 5-2

3 3 = 4,2 ( 2 *6,3)*550 = 16399, 373 V N V = 2,7*2*6,3*550 = N V = 2,7*2*6,3*550 = N Yang menentukan adalah kondisi tilting, maka V = N φ V = 0,5* = 8199,69 N Kapasitas geser desain sekrup disyaratkan seesar 1,25*8199,69 = 10249,61 N Kuat geser self-drilling screw no.14 tipe CSD = 0,6*18900 N = N 10249,61 N OK! Jumlah sekrup yang diutuhkan n s = Pu φ V n s = = 4,78 5sekrup 10249,61 cek kapasitas geser sekrup 5 * 10249,61 N 49640,6 N 51248,05 N 49640,6 N OK! Batang Tarik B1 Peluangan dengan sekrup t 2 / t 1 = 1,0 1,0 3 = 4,2 ( 2 *6,3)*550 = 16399, 373 V N V = 2,7*2*6,3*550 = N V = 2,7*2*6,3*550 = N Yang menentukan adalah kondisi tilting, maka V = N φ V = 0,5* = 8199,69 N Kapasitas geser desain sekrup disyaratkan seesar 1,25*8199,69 = 10249,61 N Sandi Nurjaman ( ) 5-3

4 Kuat geser 1 self-drilling screw no.14 = N 10249,61 N Jumlah sekrup yang diutuhkan n s = Pu φ V 30809,68 n s = = 3,006 4 sekrup 10249,61 OK! Jumlah sekrup yang diperlukan pada joint 1 seanyak 5 uah sekrup no.14. tipe CSD Cek Kapasitas Samungan Ns * 10249,61 N > N 5 * 10249,61 N > N 51248,04 N > N 2. Kapasitas tarik sekrup Batang Tekan A1 a. Pull Out N ou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N. Pull Over N ov = 1,5*2*12,7*550 = 10477,5 N Pull Out leih menentukan sehingga N t = 5890,5 N φ = 0,5 φ N t = 0,5 * 5890,5 N = 2945 N Kuat tarik desain sekrup disyaratkan seesar 1,25 x 2945 = 3681,25 N Batang Tarik B1 a. Pull Out Sandi Nurjaman ( ) 5-4

5 N ou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N. Pull Over N ov = 1,5*2*12,7*550 = 10477,5 N Pull Out leih menentukan sehingga N t = 5890,5 N φ = 0,5 φ N t = 0,5 * 5890,5 N = 2945 N Kuat tarik desain sekrup disyaratkan seesar 1,25 x 2945 = 3681,25 N 3. Kapasitas Tarik elemen pada agian samungan Batang Tarik B1 N u L = 30809,68 N = 1278 mm 30809,68 r 5 f = = r f = ,3 N t N t 2,5 * ,3 = 1,0 0, = 0,975 * 550 * N =141693,48 N t * t N = 0,65 *141693,48 = 92100,96 N N u = 30809,68 N OK! 4. Persyaratan jarak pemasangan sekrup a. Jarak antar sekrup (ctc) Jarak antar pusat sekrup didesain seragam seesar 25 mm > 3d (18,9 mm) OK!. Jarak pusat sekrup dengan tepi elemen (tranversal) Jarak pusat sekrup dengan tepi elemen didesain paling pendek adalah 12 mm > 1,5d (9,45 mm) Sandi Nurjaman ( ) 5-5

6 Detail pemasangan sekrup pada joint 1 digamarkan seagai erikut : Gamar 5.4 Detail pemasangan sekrup pada joint 1 Sandi Nurjaman ( ) 5-6

7 5.1.2 Samungan pada Joint 2 Pada joint 2, terdapat huungan samungan antara atang tekan A9, atang tekan A10, atang we C16, dan atang we C17. Bentuk huungan samungan terseut diilustrasikan dalam gamar erikut : Gamar 5.5 Samungan pada joint 2 Untuk mengondisikan agar titik kumpul gaya aksial ertemu pada satu titik, gusset plate dipakai pada joint 2. Samungan di atas erentuk simetris sehingga analisis akan dilakukan pada salah satu sisi samungan. Samungan yang akan dianalisis adalah samungan antara atang tekan A9 dengan we C16 atau samungan atang tekan A10 dengan we C17. Gaya dalam maksimum yang terjadi antara kedua sisi samungan tidak jauh ereda. Pada atang tekan A9 dan A10 diperoleh gaya tekan seesar 28841,2 N dan 28803,4 N. Sedangkan pada we C16 dan C17 diperoleh gaya dalam maksimum seesar 9061,9 N dan 9024,3 N. Nilai gaya dalam yang dipakai dalam analisis kapasitas samungan adalah gaya dalam yang leih esar. Sisi samungan yang akan didesain adalah joint pada atang tekan A10 dengan we C17. Sandi Nurjaman ( ) 5-7

8 1. Kapasitas Geser Pada saat mendesain samungan sekrup pada joint ini nilai t 2 (ketealan gusset plate) elum ditentukan. Joint 2 didesain sedemikian rupa sehingga kapasitas geser ditentukan oleh earing pada profil paling atas (C17 t 1 =0,8 mm) Batang Tekan A10 Peluangan dengan sekrup t 2 / t 1 > 1 (asumsi) dengan demikian kondisi tilting tidak menentukan Kapasitas geser ditentukan oleh earing pada atang tekan A10. V = 2,7*1,6*6,3*550 = 14968, 8 N φ V = 0,5*14968,8 = 7484,4 N Kekuatan geser sekrup disyaratkan seesar 1,25*7484,4 = 9355,5 N Kuat geser self-drilling screw no.14 = N 9355,5 N OK! Jumlah sekrup yang diutuhkan n s = Pu φ V 28841,2 n s = = 3,083 4 sekrup 9355,5 Cek kapasitas samungan 4 * 9355,5 N 28841,2 N N 28841,2 N OK! Joint atang tekan A10 dan A9 dengan gusset plate memerlukan 4 uah sekrup no 14 tipe CSD. Sandi Nurjaman ( ) 5-8

9 We C17 Peluangan dengan sekrup t 2 / t 1 > 2,5 mode kegagalan samungan didesain sedemikian rupa sehingga kapasitas earing pada we 17 yang menentukan. V = 2,7*0,8*6,3*550 = 7484, 4 N φ V = 0,5*7484,4 = 3742,2 N Kekuatan geser sekrup disyaratkan seesar 1,25*3742,2 = 4677,75 N Kuat geser self-drilling screw no.14 tipe CSD = N 4677,75 N OK! Jumlah sekrup yang diutuhkan n s = Pu φ V 8869,3 n s = = 1,86 2 sekrup 4677,75 Cek kapasitas geser sekrup 2 * 4677,75 N 9061,9 N 9355,5 N 9061,9 N OK! Joint atang tekan We C16 dan We C17 dengan gusset plate memerlukan 2 uah sekrup no 14 tipe CSD. 2. Kapasitas Tarik Sekrup Batang Tekan A10 a. Pull Out N ou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N. Pull Over N ov = 1,5*2*12,7*550 = N Sandi Nurjaman ( ) 5-9

10 Pull Out leih menentukan sehingga N t = 5890,5 N φ = 0,5 φ N t = 0,5 * 5890,5 N = 2945,25 N Kuat tarik sekrup disyaratkan seesar 1,25 x 2945,25 = 3681,56 N We C17 a. Pull Out N ou = 0,85*0,8*6,3*550 = 2356,2 N. Pull Over N ov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N Pull Out leih menentukan sehingga N t = 2356,2 N φ = 0,5 φ N t = 0,5 * 2356,2 N = 1178,1 N Kuat tarik sekrup disyaratkan seesar 1,25 x 1178,1 = 1472,62 N 3. Kapasitas tarik pelat pada samungan We C17 N u = 9061,9 N (tarik) L = 2216 mm r f N t N t = 9061, ,28 = 0,154 2,5* 0,151 4,80 = 1,0 0, ,0 = 0,92 * 550 * N = 41561,82 N t * t N = 0,65 * 41561,82 = 27015,05 N N u = 9061,9 N (OK!) Sandi Nurjaman ( ) 5-10

11 (a) () Gamar 5.6 (a) Detail pemasangan sekrup pada joint 2 () Area whitmore pada joint 2 Sandi Nurjaman ( ) 5-11

12 Desain Gusset Plate pada Joint 2 a. Kapasitas leleh area Whitmore gusset plate dan Fraktur pada net area 1. Batang tekan A9 dan A10 (28841,2 N tekan) Kondisi tekan L gw = 2x20 tan 30 o ,3 = 54,4 mm (gamar 5.6 ()) φ t T n N u 0,85 * L gw * t g * 345 > 28841,2 N(tekan) 0,85 * 54,4 * t g * 345 > 28841,2 N t g > 1,807 mm 1,9 mm Fraktur φ t T n N u 0,75 * L gw 2x6,3 * t g * 345 > 28841,2 N(tekan) 0,75 * 41,8 * t g * 414 > 28841,2 N t g > 2,22 mm 2,3 mm 2. We C16 dan C ,9 N (tarik) L gw = 2x20 tan30 o + 6,3 = 29,4 (gamar 5.6 ()) Kondisi tarik φ t T n N u 0,9 * L gw * t g * 345 > 9061,9 N (tarik) 0,9 * 29,4 * t g * 345 > 9061,9 N t g > 0,99 mm 1 mm Kondisi tekan φ t T n N u 0,85 * L gw * t g * 345 > 9061,9 N (tekan) Sandi Nurjaman ( ) 5-12

13 0,85 * 29,4 * t g * 345 > 9061,9 N t g > 1,05 mm 1,1 mm Fraktur φ t T n N u 0,75 * 29,4 6.3 * t g * 414 > 9061,9 N (tarik) 0,75 * 23,1 * t g * 414 > 9061,9 N t g > 1,26 mm 1,3 mm Dari perhitungan kapasitas leleh dan fraktur pada net area Whitmore pada gusset plate, diperoleh ketealan gusset plate yang diperlukan seesar 2,3 mm.. Buckling pada gusset plate Penghitungan ketealan gusset plate erdasarkan kegagalan tekuk 1. Batang tekan A9 dan A10 disamung erhimpitan. Gaya aksial disalurkan tidak melalui gusset plate (Jarak kolom uckle gusset plate =0 mm). Kegagalan tekuk ditentukan oleh kapasitas tekan profil A9 dan A We C16 dan We C17 (jarak ke titik pusat gaya ke ujung elemen C9 = C8 = 72,6 mm). Asumsi yang diamil, gaya tekan yang dialami = 9061,9 N 2 π E P cr = 2 ( KL / r ) Agw dengan, K = 1,2 L = 72,6 mm t = 2,3 mm A = 25,4 x 2,3 = 58,42 mm 2 I = 1 / 12 x 25,4 x 2,3 3 = 25,72 mm 4 Sandi Nurjaman ( ) 5-13

14 r = I = 25,72 = 0, 66 58,42 A gw 2 3, P cr =. 58, 42 2 (1,2.72,6 / 0,66 ) = 6611,54 N < 9061,9 N Not OK! Ketealan gussetplate ditingkatkan menjadi 2,6 mm t = 2,6 mm A = 25,4 x 2,6 = 66,04 mm 2 I = 1 / 12 x 25,4 x 2,6 3 = 37,2 mm 4 r = I = 37,2 = 0, 75 66,04 A gw 2 3, P cr =. 66, 04 2 (1,2.72,6 / 0,75 ) = 9651,24 N > 9061,9 N OK! Setelah ketealan gusset plate ditingkatkan menjadi 2,6 mm, ketealan terseut memenuhi persyaratan minimal erdasarkan mode kegagalan tekuk pada gusset plate. Sandi Nurjaman ( ) 5-14

15 Gamar 5.7 dimensi kolom uckle gusset plate pada joint 2 c. Buckling pada agian tepi gusset plate Pada joint 2 tidak terdapat tepi eas. Oleh karena itu, ketealan gusset plate seesar 2,6 mm memiliki kapasitas yang cukup untuk menyamung keempat elemen terseut. Sandi Nurjaman ( ) 5-15

16 5.1.3 Samungan pada Joint 3 Pada joint 3, terdapat huungan samungan antara atang tekan A5, atang tekan A6, atang we C8, atang we C9, dan atang horizontal D1. Bentuk desain awal samungan terseut diilustrasikan dalam gamar erikut : Gamar 5.8 Desain awal joint 3 Batang A5, Batang C8, dan C9 disusun sedemikian rupa sehingga menjadi samungan dengan irisan ganda. 1. Kapasitas Geser Sekrup dipasang dengan kepala sekrup memiliki kontak dengan atang C8 dan penetrasi terakhir pada atang tekan A5. Dengan demikian, ketealan atang C8 dianggap seagai t 1 dan ketealan atang tekan A5 seagai t 2. Profil Batang C9 merupakan profil atang C8 yang ditumpuk dan memiliki gaya dalam maksimum seesar 5274,4 N (tarik) untuk atang C8 dan 2839,58 N (tekan) untuk atang C9. Batang tekan A5 (profil 2-74x33Z10) gaya dalam maksimum 49743,4 N (tekan). Sandi Nurjaman ( ) 5-16

17 Batang tekan A5, We C8, dan We C9 t 2 / t 1 2,5 (mode kegagalan earing yang menentukan) 3 V = 4,2 ( 2 * 6,3) * 550 = 16399, 37 N (tilting) V = 2,7*0,8*6,3*550 = 7484, 4 N (earing 1 atang C8) V = 2,7 *1,6*6,3*550 = 14968, 8 N (earing 1 atang C9) V = 2,7 * 2*6,3* N (earing 2) = A5 Kondisi earing 1 yang menentukan sehingga V = 7484, 4 N φ V = 0,5* 7484, 4 = 3742,2 N Kapasitas geser desain sekrup disyaratkan seesar 1,25 * 3742,2 = 4677,75 N Kuat geser self-drilling screw no.14 tipe CSD = 0,6*18900 = N 4677,75 N OK! Jumlah sekrup yang diutuhkan a. Gaya dalam pada we C8 n s = Pu φ V 5274,4 n s = = 1,13 2 sekrup 4677,75. Gaya dalam pada we C9 n s = Pu φ V 2839,58 n s = = 0,607 2 sekrup 4677,75 Sandi Nurjaman ( ) 5-17

18 c. Gaya dalam pada atang tekan A5 n s = Pu φ V, 49743,4 n s = = 10,63 11sekrup 4677,75 Cek Kapasitas Samungan Ns * 4677,75 N > 49743,4 N 11 * 4677,75 N > 49743,4 N 51455,25 N > 49743,4 N OK! Syarat jarak pemasangan sekrup Syarat jarak pemasangan antar pusat sekrup adalah 3d = 3 x 6,3 mm = 18,9 m Syarat jarak pemasangan antara pusat sekrup dengan tepi elemen adalah 1,5d = 1,5 x 6,3 = 9,45 mm Jumlah sekrup yang diutuhkan mencapai 11 uah dengan menggunakan sekrup erdiameter 6,3 mm. Ruang yang tersedia untuk pemasangan sekrup pada samungan tiga elemen terseut tidak dapat memenuhi persyaratan jarak pemasangan. Sehingga diperlukan gusset plate untuk pemasangan sekrup terseut Batang Horizontal D1 dan Batang tekan A6 t 2 / t 1 = 2,5 t 2 /t 1 2,5 (mode kegagalan earing leih menentukan) 3 = 4,2 ( 2 *6.3)*550 = 16399, 37 V N (V tilting ) V = 2,7 *0,8*6,3*550 = 7484, 4 N (V earing1 ) V = 2,7 * 2*6,3* N (V earing2 ) = A6 Nilai V yang menentukan ada pada kondisi earing 1 Sandi Nurjaman ( ) 5-18

19 φ V = 0,5 * 7484,4 N = 3742,2 N Kekuatan geser sekrup disyaratkan seesar 1,25 * 3742,2 N = 4677,75 N Kuat geser self-drilling screw no.14 tipe CSD = N N OK! V yang menentukan adalah V earing 1 = 4677,75 N Jumlah sekrup yang diutuhkan a. Gaya dalam pada atang horizontal D1 (memakai sekrup no.8) n s = Pu φ V 9345,58 n s = = 1,99 2 sekrup 4677,75. Gaya dalam pada atang tekan A6 n s = Pu φ V 37255,1 n s = = 7,96 8sekrup 4677,75 Syarat jarak pemasangan sekrup Syarat jarak pemasangan antar pusat sekrup adalah 3d = 3 x 6,3 mm = 18,9 m Syarat jarak pemasangan antara pusat sekrup dengan tepi elemen adalah 1,5d = 1,5 x 6,3 = 9,45 mm Jumlah sekrup yang diutuhkan mencapai 9 uah sekrup no 14 tipe CSD. Ruang yang tersedia untuk pemasangan sekrup pada samungan terseut dapat memenuhi persyaratan jarak pemasangan. Sandi Nurjaman ( ) 5-19

20 2. Kapasitas Tarik Sekrup We C8, We C9, dan Batang Tekan A5 c. Pull Out Nilai t c diamil seesar ketealan minimal penetrasi sekrup pada joint 3 (0,8mm) N ou = 0,85*0,8*6,3*550 = 2356,2 N/sekrup d. Pull Over N ov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N/sekrup Pull Out leih menentukan sehingga N t = 2356,2 N φ = 0,5 φ N t = 0,5 * 2356,2,2 N = 1178,1 N/sekrup Kuat tarik sekrup desain disyaratkan seesar 1,25 x 1178,1 = 1472,62 N Batang Horizontal D1 dan Batang Tekan A6 a. Pull Out N ou = 0,85*0,8*6,3*550 = 2356,2 N/sekrup. Pull Over N ov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N/sekrup Pull Out leih menentukan sehingga N t = 2356,2 N/sekrup φ = 0,5 φ N t = 0,5*2356,2 N = 1178,1 N Kuat tarik sekrup disyaratkan seesar 1,25 x 1178,1 = 1472,62 N Sandi Nurjaman ( ) 5-20

21 3. Kapasitas tarik elemen pada agian samungan We C8 N u = 5274,4 N (tarik) L = 2351 mm r f N t N t = 5274, ,3 = 0,089 2,5*0,089 6,3 = 1,0 0, = 0,98*550 * N = 44256,63 N t * t N = 0,65* 44256,63 = 28766,81 N N u = 5274,4 N (OK!) Desain samungan dengan gusset plate pada joint 3 Pelat samung yang digunakan adalah pelat aja ASTM 572 grade 50 (Fy = 345 MPa;Fu = 414 MPa). Jumlah sekrup yang diperlukan sudah diketahui sehingga langkah erikutnya adalah menentukan ketealan gusset plate untuk menyamung 5 elemen (atang A5, A6, C8, C9,dan D1). a. Kapasitas leleh area Whitmore gusset plate dan Fraktur pada net area 1. Batang tekan A5 (49743,4 N tekan) Kondisi tekan L gw = 2x60 tan 30 o + 2x20 + 6,3 = 115,6 mm (dari gamar 5.9) φ t T n N u 0,85 * L gw * t g * 345 > 49743,4 N(tekan) 0,85 * 115,6 * t g * 345 > 49743,4 N Sandi Nurjaman ( ) 5-21

22 t g > 1,47 mm 1,5 mm Fraktur φ t T n N u 0,75 * L gw 3x6,3 * t g * 345 > 49743,4 N(tekan) 0,75 * 96,7 * t g * 414 > 49743,4 N t g > 1,66 mm 1,7 mm Sandi Nurjaman ( ) 5-22

23 Gamar 5.9 Samungan dengan gusset plate pada joint 3 Sandi Nurjaman ( ) 5-23

24 Gamar 5.10 Detail samungan dengan gusset plate pada joint 3 Sandi Nurjaman ( ) 5-24

25 Gamar 5.11 Area Whitmore pada joint 3 Sandi Nurjaman ( ) 5-25

26 2. Batang tekan A6 (37255,1 N tekan) Kondisi tekan L gw = 2 x 80 tan 30 o + 19, ,3 = 138,2 mm (gamar 5.9) φ t T n N u 0,85 * L gw * t g * 345 > 37255,1 N (tekan) 0,85 * 138,2 * t g * 345 > 37255,1 N t g > 0,94 mm 1 mm Fraktur φ t T n N u 0,75 * L gw 3x6,3 * t g * 414,4 > 37255,1 N (tekan) 0,75 * 99,3 * t g * 414 > 37255,1 N t g > 1,21 mm 1,3 mm 3. We C8 dan C9 5274,4 N (tarik) dan 2839,58 N (tekan) L gw = 2x20 tan30 o + 6,3 = 29,4 (dari gamar 5.9) Kondisi tarik φ t T n N u 0,9 * L gw * t g * 345 > 5274,4 N (tarik) 0,9 * 29,4 * t g * 345 > 5274,4 N t g > 0,57 mm Kondisi tekan φ t T n N u 0,85 * L gw * t g * 345 > 2839,58 N (tekan) 0,85 * 29,4 * t g * 345 > 2839,58 N t g > 0,33 mm Sandi Nurjaman ( ) 5-26

27 Fraktur φ t T n N u 0,75 * 29,4 6.3 * t g * 414 > 5274,4 N (tarik) 0,75 * 23,1 * t g * 414 > 5274,4 N t g > 0,73 mm Dari perhitungan kapasitas leleh dan fraktur pada net area Whitmore pada gusset plate, diperoleh ketealan gusset plate yang diperlukan seesar 1,7 mm.. Buckling pada gusset plate Penghitungan ketealan gusset plate erdasarkan kegagalan tekuk 3. Batang tekan A5 dan A6 disamung erhimpitan. Gaya aksial disalurkan tidak melalui gusset plate (Jarak kolom uckle gusset plate=0 mm). Kegagalan tekuk ditentukan oleh kapasitas tekan profil A5 dan A6. 4. We C9 (jarak ke titik pusat gaya ke ujung elemen C9 = 50,5 mm) 2 π E P cr = 2 ( KL / r ) Agw dengan, K = 1,2 L = 50,5 mm t = 1,7 mm A = 25,4 x 1,7 = 43,18 mm 2 I = 1 / 12 x 25,4 x 1,7 3 = 10,39 mm 4 r = I = 10,39 = 0, 49 43,18 A gw 2 3, P cr =. 43, 18 2 (1,2.50 / 0,49 ) = 5678,86 N > 2839,58 N OK! Sandi Nurjaman ( ) 5-27

28 5. We C8 (jarak ke titik temu gaya = 96,9 mm) 2 π E P cr = 2 ( KL / r ) Agw dengan, K = 1,2 L = 96,9 mm t = 1,7 mm A = 25,4 x 1,7 = 43,18 mm 2 I = 1 / 12 x 25,4 x 1,7 3 = 10,39 mm 4 r = I = 10,39 = 0, ,18 A gw 2 3, P cr =. 43, 18 2 (1,2.96,9 / 0,49 ) = 1512,0 N < 2839,58N Not OK! Ketealan gusset plate ditingkatkan hingga t g = 2,1 mm t = 2,1 mm A = 25,4 x 2,1 = 53,34 mm 2 I = 1 / 12 x 25,4 x 2,1 3 = 19,6 mm 4 r = I = 19,6 = 0, ,34 A gw 2 3, P cr =. 53, 34 2 (1,2.96,9 / 0,606 ) = 2858,84 N > 2839,58 N OK! Teal gusset plate erdasarkan kegagalan uckling adalah 2,1 mm. c. Buckling pada agian tepi gusset plate L ft = 41,1 mm (gamar 5.13) L t ft 0,75 E = F y 41,1 2,1 0, Sandi Nurjaman ( ) 5-28

29 19,57 18,06 Not OK! Naikkan nilai t g menjadi 2,3 mm 41,1 2,3 0, ,86 18,06 OK! Ketealan gusset plate seesar 2,3 mm memiliki kapasitas yang cukup untuk menghindari terjadinya tekuk pada agian free edge gusset plate. Sandi Nurjaman ( ) 5-29

30 Gamar 5.12 Kolom uckle atang C9 Gamar 5.13 Kolom uckle atang C8 Sandi Nurjaman ( ) 5-30

31 5.4 Samungan pada Joint 4 Pada joint 4, terdapat huungan samungan antara atang tarik B16, atang tarik B17, atang we C31, dan atang we C32. Bentuk huungan samungan terseut diilustrasikan dalam gamar erikut Gamar 5.14 Samungan pada joint 4 Berikut adalah gamar contoh desain samungan tipikal dengan joint 4 Gamar 5.15 Contoh samungan tipikal dengan joint 4 Sandi Nurjaman ( ) 5-31

32 1. Kapasitas Geser We C31 dan Batang tarik B16 t 2 / t 1 = 2,5 t 2 /t 1 2,5 3 = 4,2 ( 2 * 6,3) *550 = 16399, 37 V N (tilting tidak menentukan) V = 2,7 * 0,8* 6,3* , 4 N (earing 1) = 1 V = 2,7 * 2 * 6,3* N (earing 2) 2 = Nilai V earing yang menentukan adalah V earing 1 = 7484,4 N φ V = 0,5*7484,4 = 3742,2 N Kekuatan tumpu pelat pada sekrup disyaratkan seesar 1,25 * 3742,2 = 4677,75 N Kuat geser 1 self-drilling screw no. 14 tipe CSD = N 4677,75 N OK! Jumlah sekrup yang diutuhkan a. Gaya dalam pada we C31 n s = Pu φ V 7465,4 n s = = 1,596 2 sekrup 4677,75. Gaya dalam pada atang tarik B16 n s = Pu φ V, 37184,97 n s = = 7,95 8sekrup 4677,75 Samungan antara atang tarik B16 dan we C31 memutuhkan 8 uah sekrup no.14 tipe CSD Sandi Nurjaman ( ) 5-32

33 We C32 dan Batang tarik B17 t 2 / t 1 = 2,5 t 2 /t 1 2,5 3 = 4,2 ( 2 * 6,3) *550 = 16399, 37 V N (tilting tidak menentukan) V = 2,7 * 0,8* 6,3* , 4 N (earing 1) = 1 V = 2,7 * 2 * 6,3* N (earing 2) 2 = Nilai V earing yang menentukan adalah V earing 1 = 7484,4 N φ V = 0,5*7484,4 = 3742,2 N Kekuatan tumpu pelat pada sekrup disyaratkan seesar 1,25 * 3742,2 = 4677,75 N Kuat geser 1 self-drilling screw no. 8 tipe CSD = 5076 N 4677,75 N OK! V yang menentukan adalah V = 4677,75 N Jumlah sekrup yang diutuhkan a. Gaya dalam pada we C32 n s = Pu φ V 1702,34 n s = = 0,364 2 sekrup 4677,75. Gaya dalam pada atang tarik B17 n s = Pu φ V, n s = = 6,63 7 sekrup 4677,75 Samungan antara atang tarik B17 dan we C32 memutuhkan 6 uah sekrup no.8 tipe CSD Sandi Nurjaman ( ) 5-33

34 2. Kapasitas Tarik Sekrup We C31 a. Pull Out N ou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N. Pull Over N ov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N Pull Out leih menentukan sehingga N t = 5890,5 N φ = 0,5 φ N t = 0,5 * 5890,5 N = 2945,25 N Kuat tarik sekrup desain disyaratkan seesar 1,25 x 2945,25 = 3681,56 N We C32 c. Pull Out N ou = 0,85*2*6,3*550 = 5890,5 N d. Pull Over N ov = 1,5*0,8*12,7*550 = 8382 N Pull Out leih menentukan sehingga N t = 5890,5 N φ = 0,5 φ N t = 0,5 * 5890,5 N = 2945,25 N Kuat tarik sekrup desain disyaratkan seesar 1,25 x 2945,25 = 3681,56 N Sandi Nurjaman ( ) 5-34

35 3. Kapasitas tarik pelat pada agian samungan We C32 N u = 1702,34 N (tarik) L = 447 mm 1702,34 r 7 f = = 0,008 r f = 0, ,3 N t N t 2,5*0,008 6,3 = 1,0 0, ,0 = 0,99 * 550 * N = 44894,1 N t * t N = 0,65 * 44894,1 = 29181,3 N N u = 1702,4 N OK! B16 N u = 37184,97 N (tarik) 37184,97 r 8 f = = 0,05 r f = 0, ,3 N t N t 2,5 * 0,05 6,3 = 1,0 0, ,0 = 0,98 * 550 * N =142555,2 N t * t N = 0,65 *142555,5 = 92660,86 N N u = 37184,97 N OK! Sandi Nurjaman ( ) 5-35

36 Gamar 5.16 Detail pemasangan sekrup pada joint 4 Sandi Nurjaman ( ) 5-36

37 5.1.5 Samungan pada Joint 5 Pada joint 5, terdapat samungan antara atang we C23, atang horizontal D14, dan atang horizontal D15. Bentuk huungan samungan terseut diilustrasikan dalam gamar erikut : Gamar 5.17 Samungan pada joint 5 Pada joint ini, samungan hanya erfungsi seagai pengikat. Untuk itu digunakan jumlah aut minimum. Jumlah sekrup yang direncanakan pada joint 5 adalah 3 uah, dengan lokasi pemasangan sekrup diilustrasikan dalam gamar erikut : Gamar 5.18 Detail pemasangan sekrup pada joint 5 Sandi Nurjaman ( ) 5-37

38 5.2 DESAIN SAMBUNGAN RANGKA ATAP TANPA MEMPERHITUNGKAN BEBAN GEMPA Pada pemodelan rangka aja yang sama, analisis struktur dilakukan tanpa memasukkan ean gempa statik ekivalen yang telah dihitung pada a 4 ke dalam kominasi pemeanan. Hasil yang diperoleh ditampilkan pada lampiran. Gaya dalam maksimum yang diperoleh pada tiap elemen memiliki nilai yang sama ila ean gempa dimasukkan. Bean gempa yang dihitung dengan metode statik ekivalen tidak memerikan pengaruh yang signifikan terhadap desain profil maupun samungan. Desain pada a ini, desain samungan memasukkan ean gempa dalam kominasi pemeanan. Gaya dalam maksimum yang diperoleh dari analisis software SAP menghasilkan gaya dalam maksimum yang sama dengan pemodelan yang tidak memperhitungkan ean gempa. Bean gempa statik ekivalen pada zona 4 tidak mempengaruhi desain samungan maupun desain profil. Bean gempa statik ekivalen dihitung dengan rumus C I = R V 1 W t Dari persamaan terseut, nilai yang paling mempengaruhi adalah W t (massa total struktur). Pemodelan yang dipakai dalam laporan ini erupa satu ay portal dua dimensi rangka aja ringan sehingga massa struktur yang ikut diperhitungkan tidak terlalu esar. Nilai ean gempa statik ekivalen zona 4 hingga zona 6 erkisar antara 473,692 kg hingga 609,033 kg. Sandi Nurjaman ( ) 5-38

39 5.3 M ODE KEGAGALAN SAMBUNGAN Pada a ini ditampilkan proses desain samungan rangka atang dengan menggunakan sekrup no.14 (φ 6,3 mm) tipe CSD. Rangkuman desain samungan sekrup dengan variasi diameter (sekrup no.10 sampai dengan no.14) ditampilkan pada tale 6.1 hingga tale 6.4. Dari tael terseut dapat dilihat ahwa hampir semua desain samungan memiliki kapasitas geser yang ditentukan oleh kapasitas earing pelat yang langsung kontak dengan kepala sekrup (fungsi dari t 1 ). Hanya joint 1 yang memiliki kapasitas geser yang ditentukan oleh mode kegagalan tilting (fungsi dari t 2 ). Karakteristik joint 1 erada pada agian kurva yang erupa garis lengkung. Berdasarkan gamar 6.1, mode kegagalan ini dicapai ila nilai t 2 relatif kecil atau diameter sekrup yang dipakai terlalu kecil. Nilai V erdasarkan mode kegagalan tilting dihitung menurut persamaan erikut: 3 V tilting = 4,2 t 2. d. Fu 2 (pers. 6.1) Gamar 5.19 Mode kegagalan tilting dan earing dengan peningkatan nilai t 2 Dari persamaan terseut diketahui ahwa peruahan nilai t 2 leih erpengaruh daripada peruahan diameter sekrup. Mode kegagalan yang diinginkan adalah mode kegagalan earing pada pelat yang disamung. Pada mode kegagalan ini, nilai kapasitas geser desain yang didapat leih esar daripada nilai yang diperoleh dari mode kegagalan tilting sehingga jumlah sekrup yang diperlukan leih sedikit. Dengan demikian, pemasangan sekrup leih leluasa untuk memenuhi persyaratan jarak pemasangan sekrup. Ketealan profil seharusnya ditingkatkan (t 2 ) agar mode kegagalan yang dicapai adalah kegagalan Sandi Nurjaman ( ) 5-39

40 earing pada pelat yang disamung. Dengan persamaan terseut, t 2 harus diperteal hingga mencapai 2,2 mm agar mode kegagalan yang dicapai adalah kegagalan earing pelat. Tael 5.1 Mode Kegagalan Samungan erdasarkan nilai t 2 t2 Joint Pns (N) (mm) Mode Joint Tilting Joint earing 1 Joint earing 1 Joint earing P ENGARUH PENINGKATAN DIAMETER SEKRUP Diameter yang makin esar jelas mengurangi jumlah sekrup yang diperlukan dalam samungan. Namun, pengurangan jumlah sekrup yang diperlukan cukup signifikan pada elemen rangka atang yang menerima gaya dalam yang cukup esar. Dalam studi kasus ini terlihat pada joint 3 dan joint 4 Joint 3 Batang A5 dengan N u = 49743,4 N φ 4,8 mm 14 sekrup φ 5,4 mm 13 sekrup φ 6,2 mm 11 sekrup Joint 4 Batang B16 dengan N u = 37184,97 N φ 4,8 mm 11 sekrup φ 5,4 mm 10 sekrup φ 6,2 mm 8 sekrup Pada elemen-elemen rangka atang yang menerima gaya dalam yang relatif leih kecil, peruahan diameter sekrup tidak terlalu erpengaruh pada jumlah sekrup yang diutuhkan. Kapasitas geser samungan masih ditentukan oleh kapasitas earing pelat yang disamung (t 1 ). Bahkan, pada elemen yang menerima gaya dalam yang cukup kecil, peningkatan diameter sekrup tidak menghasilkan pengurangan jumlah sekrup yang diperlukan. Sandi Nurjaman ( ) 5-40

41 Tael 5.2 Desain samungan sekrup pada joint 1 dengan variasi diameter Joint 1 t1 t2 t2/t1 Nu D V tilting V 1 V 2 Vdesain Mode 1,25 f V Vs mm mm (N) mm (N) (N) (N) (N) (N) (N) Vs > Vdesain Nu/V n sekrup A earing Not OK! ~ ~ earing Not OK! ~ ~ tilting OK! B earing Not OK! ~ ~ earing Not OK! ~ ~ tilting OK! Tael 5.3 Desain samungan sekrup pada joint 2 dengan variasi diameter Joint 2 t1 t2 t2/t1 Nu D V tilting V 1 V 2 Vdesain Mode 1,25 f V Vs mm mm (N) mm (N) (N) (N) (N) (N) (N) Vs > Vdesain Nu/V n sekrup A earing Not OK! ~ ~ earing OK! earing OK! A earing Not OK! ~ ~ earing OK! earing OK! C earing OK! earing OK! earing OK! C earing OK! earing OK! earing OK! Sandi Nurjaman ( ) 5-41

42 Tael 5.4 Desain samungan sekrup pada joint 3 dengan variasi diameter Joint 3 t1 t2 t2/t1 Nu D V tilting V 1 V 2 Vdesain Mode 1,25 f V Vs mm mm (N) mm (N) (N) (N) (N) (N) (N) Vs > Vdesain Nu/V n sekrup A earing OK! earing OK! earing OK! A earing OK! earing OK! earing OK! C earing OK! earing OK! earing OK! C earing OK! earing OK! earing OK! D earing OK! earing OK! earing OK! Sandi Nurjaman ( ) 5-42

43 Tael 5.5 Desain samungan sekrup pada joint 4 dengan variasi diameter Joint 4 t1 t2 t2/t1 Nu D V tilting V 1 V 2 Vdesain Mode 1,25 f V Vs mm mm (N) mm (N) (N) (N) (N) (N) (N) Vs > Vdesain Nu/V n sekrup B earing OK! earing OK! earing OK! C earing OK! earing OK! earing OK! B earing OK! earing OK! earing OK! C earing OK! earing OK! earing OK! Keterangan : t1 = ketealan pelat yang kontak langsung dengan kepala sekrup t2 = ketealan pelat yang tidak erhuungan langsung dengan kepala sekrup Nu = gaya dalam ultimit (Newton) d = diameter sekrup V desain = Nilai minimum dari V tilting dan V earing V s = kuat geser sekrup (0,6 x Fu sekrup ) n sekrup = jumlah sekrup yang diperlukan Sandi Nurjaman ( ) 5-43

44 5.5 P EMILIHAN PROFIL DOUBLE-Z DAN DOUBLE-C Profil rangka atang yang digunakan untuk ottom chord dan top chord adalah profil doule z. Profil doule z dipasang dengan cara menumpuk profil z tepat di atas profil yang sama sehingga diperoleh ketealan dua kali lipat dari satu section z. Profil kominasi terseut disamung dengan sekrup. Profil yang anyak dipakai seagai elemen rangka aja ringan adalah profil C dan doule C (ox). Sedangkan, profil z anyak dipakai seagai gording yang menerima ean merata dari atap. Profil C atau doule-c memudahkan proses penyamungan dengan sekrup karena tidak memerlukan anyak pemotongan flange untuk menyesuaikan dengan desain samungan. Profil doule C (ox) dengan dimensi tertentu mungkin mempunyai kapasitas tarik, tekan, dan lentur yang sama dengan profil doule Z. Namun, ketealan pelat yang diperoleh untuk keperluan desain samungan tidak menjadi dua kali lipat seperti pada profil doule Z. Berdasarkan kesimpulan seelumnya, kapasitas samungan ditentukan oleh kapasitas earing pelat. Semakin teal pelat, kapasitas gesernya makin esar sehingga jumlah sekrup yang diperlukan leih sedikit. Tael 6.5 hingga tael 6.8 menggamarkan rangkuman desain samungan aja ringan ila dipakai profil doule C. Pada joint 2 dan joint 3 dianggap tidak menggunakan gusset plate, sehingga t 2 (ottom chord, top chord) adalah ketealan pelat atang tarik atau atang tekan. Asumsi yang diamil, profil C atau doule- C yang dipakai memiliki karakteristik penampang yang cukup (dimensi we dan flange disesuaikan) agar dapat menerima gaya dalam maksimum. Namun, ketealan profil diuat sama (t 1 = 0,8 mm dan t 2 = 1mm) Menurut perhitungan, kapasitas geser tiap samungan ditentukan oleh mode kegagalan tilting. Penurunan t 2 hingga separuh nilai awal (doule-z) memuat samungan erada pada kurva lengkung perandingan tilting dengan earing (gamar 5.19). Dengan penurunan kapasitas geser samungan maka jumlah sekrup yang diutuhkan jadi leih anyak. Perandingan jumlah sekrup yang diperlukan pada pemakaian profil C atau doule-c dengan profil doule-z ditampilkan pada tael 6.5 hingga tael 6.8 Sandi Nurjaman ( ) 5-44

45 Tael 5.6 Desain samungan sekrup pada profil C atau doule-c pada joint 1 Joint 1 t1 t2 Nu D V tilting V 1 V 2 Vdesain 1,25 f V Vs Vs > n sekrup nsekrup t2/t1 Mode Nu/V Vdesain mm mm (N) mm (N) (N) (N) (N) (N) (N) profil C Profil Z A tilting OK! ~ ~ ~ tilting OK! ~ ~ ~ tilting OK! B tilting OK! ~ ~ ~ tilting OK! ~ ~ ~ tilting OK! Tael 5.7 Desain samungan sekrup pada profil C atau doule-c pada joint 2 Joint 2 t1 t2 Nu D V tilting V 1 V 2 Vdesain 1,25 f V Vs Vs > n sekrup nsekrup t2/t1 Mode Nu/V Vdesain mm mm (N) mm (N) (N) (N) (N) (N) (N) profil C Profil Z A tilting OK! ~ ~ ~ tilting OK! tilting OK! A tilting OK! ~ ~ ~ tilting OK! tilting OK! C tilting OK! tilting OK! tilting OK! C tilting OK! tilting OK! tilting OK! Sandi Nurjaman ( ) 5-45

46 Tael 5.8 Desain samungan sekrup pada profil C atau doule-c pada joint 3 Joint 3 t1 t2 Nu D V tilting V 1 V 2 Vdesain 1,25 f V Vs Vs > n sekrup nsekrup t2/t1 Mode Nu/V Vdesain mm mm (N) mm (N) (N) (N) (N) (N) (N) profil C Profil Z A tilting OK! tilting OK! tilting OK! A tilting OK! tilting OK! tilting OK! C tilting OK! tilting OK! tilting OK! C tilting OK! tilting OK! tilting OK! D tilting OK! tilting OK! tilting OK! Sandi Nurjaman ( ) 5-46

47 Tael 5.9 Desain samungan sekrup pada profil C atau doule-c pada joint 4 Joint 4 t1 t2 Nu D V tilting V 1 V 2 Vdesain 1,25 f V Vs Vs > n sekrup nsekrup t2/t1 Mode Nu/V Vdesain mm mm (N) mm (N) (N) (N) (N) (N) (N) profil C Profil Z B tilting OK! tilting OK! tilting OK! C tilting OK! tilting OK! tilting OK! B tilting OK! tilting OK! tilting OK! C tilting OK! tilting OK! tilting OK! Sandi Nurjaman ( ) 5-47

48 5.6 P ENGGUNAAN FAKTOR RESISTANSI φ AKIBAT PEMBEBANAN DINAMIK Dari gaya dalam yang diperoleh diketahui ahwa dengan penamahan ean gempa peruahan gaya dalam tidak terlalu esar, ahkan pada eerapa elemen terdapat pengurangan gaya dalam. Namun dengan ditamahkannya ean gempa erarti desain harus menggunakan faktor keamanan Ф seesar 0,5 yang erarti kekuatan samungan erkurang seesar 50 % diandingkan kekuatan samungan ketika memikul ean statis. Pengurangan kekuatan samungan yang signifikan terseut sangatlah erahaya jika untuk wilayah gempa tinggi seperti Indonesia desain yang diterapkan adalah desain untuk pemeanan statis. 5.7 J UMLAH MAKSIMUM ELEMEN YANG DISAMBUNG Pada joint 1 dan joint 4, elemen yang disamung secara langsung erjumlah tidak leih dari dua elemen. Pada desain awal joint 3, terdapat empat elemen yang ditumpuk dalam satu samungan. Jumlah sekrup yang diperlukan seanyak 11 uah sekrup no.14 tipe CSD. Samungan ini memerlukan gusset plate karena konfigurasi sekrup tidak memenuhi syarat jarak pemasangan. Bila jumlah elemen yang disamung leih dari tiga, samungan dengan sekrup harus menggunakan gusset plate. Pada samungan ini, penggunaan aut leih aik daripada sekrup seagai pengencang (fastener). Kapasitas geser aut leih tinggi daripada sekrup sehingga jumlah pengencang yang diutuhkan leih sedikit. Dengan demikian, syarat jarak pemasangan dapat terpenuhi tanpa menggunakan gusset plate. Sandi Nurjaman ( ) 5-48

49 5.8 K APASITAS SAMBUNGAN Kapasitas samungan rangka aja ringan ditampilkan dalam tael Kapasitas samungan ini mematasi esarnya gaya dalam yang dapat ditahan oleh elemen-elemen anggota samungan. Hampir seluruh profil didesain memiliki kapasitas tarik yang cukup esar (kapasitas tarik profil doule-z = 94 kn ; kapasitas tarik profil Z = 47 kn). Pada atang tarik rangka aja ringan (atang B), kapasitas tarik profil dapat diturunkan dari 94 kn menjadi sekitar 50 kn agar tidak terlalu oros. Tael 5.10 Kapasitas samungan Joint Elemen Jumlah Vdesain Kapasitas Joint Nu yang disamung Sekrup (N) Tn (N) (N) Tn > Nu Joint 1 A1,B OK! A10, C17 dan Joint 2 A9, C OK! Joint 3 A5, C8, C OK! A6, D OK! Joint 4 B16, C OK! B17, C OK! Namun pada Tugas Akhir ini, gaya dalam yang ekerja pada samungan menjadi faktor utama dalam mendesain samungan. Oleh karenanya pada eerapa samungan kekuatan elemen yang disamung jauh leih kuat daripada kekuatan samungan. Sandi Nurjaman ( ) 5-49