Analisa Struktur Baja

Click here to load reader

  • date post

    24-Oct-2015
  • Category

    Documents

  • view

    173
  • download

    16

Embed Size (px)

Transcript of Analisa Struktur Baja

  • 1Analisis Komponen Struktur Baja dengan AISC-LRFD 2005: Teori

    Bambang SuryoatmonoUnpar

    Metode Desain

  • 2Metode Desain AISC 05

    Desain dengan Kekuatan Izin (ASD) LRFD dengan Analisis Elastis

    Desain dengan Kekuatan Izin (Allowable Strength Design) Kuat izin setiap komponen struktur tidak boleh

    kurang dari kekuatan yang dibutuhkan

    n

    uRR

    Ru = kekuatan yang dibutuhkan (ASD)

    Rn = kekuatan nominal

    = faktor keamananRn/ = kuat izin

  • 3Desain dengan Kekuatan Izin (Allowable Strength Design) (lanjutan)

    Gaya dalam pada komponen struktur dilakukan dengan analisis elastis orde pertama pada kondisi beban kerja

    Efek orde kedua dan inelastisitias ditinjau secara tidak langsung

    Faktor keamanan diterapkan hanya pada sisi tahanan, dan keamanan dihitung pada kondisi beban kerja (tak terfaktor)

    Jadi pada ASD reliabilitas yang seragam tidak mungkin dicapai

    Metode desain

    LRFD dengan Analisis Elastis Kuat rencana setiap komponen struktur tidak boleh

    kurang dari kekuatan yang dibutuhkan yang ditentukan berdasarkan kombinasi pembebanan LRFD

    nu RR Ru = kekuatan yang dibutuhkan (LRFD)

    Rn = kekuatan nominal

    = faktor tahanan (< 1.0) (SNI: faktor reduksi)

  • 4LRFD dengan Analisis Elastis (lanjutan) LRFD memperhitungkan keamanan pada kedua sisi

    (efek beban dan tahanan) Setiap kondisi beban mempunyai faktor beban yang

    berbeda yang memperhitungkan derajat uncertainty, sehingga dimungkinkan untuk mendapatkan reliabilitas seragam

    Analisis yang dapat dipilih untuk mendapatkan efek beban: Analisis Elastis Orde Kedua, atau Analisis Elastis Orde Pertama dan efek orde kedua

    diperhitungkan dengan menggunakan faktor amplifikasi momen B1 dan B2.

    Efek inelastis ditinjau secara tidak langsung.

    LRFD dengan Analisis Elastis (lanjutan) Indeks Reliabilitas = indeks keamanan =

    22

    )/ln(

    QR

    nn

    VVQR

    +=

    bebanefekvariasikoefisientahananvariasikoefisienrataratabebanefek

    rataratatahanan

    ==

    ==

    Q

    R

    VVQ

    R

  • 5LRFD dengan Analisis Elastis (lanjutan)

    )/ln( QRln(R/Q)

    22QR VV +

    Pf = P[ln(R/Q

  • 6Kombinasi Pembebanan pada LRFD dengan Analisis Elastis (lanjutan) D = beban mati L = beban hidup La = beban hidup di atap H = beban hujan W = beban angin E = beban gempa

  • 7Hubungan Tegangan Regangan (Hasil uji tarik)

    f

    Fu

    Fy

    E

    1

    Material Properties

    Modulus Elastisitas E = 200000 MPa Rasio Poisson = 0.3 Modulus Geser,

    diambil 77200 MPa (AISC 05), 80000 (SNI)

    )1(2 +=EG

  • 8Material Properties

    290500BJ 50

    410550BJ 55360520BJ 52

    250410BJ 41240370BJ 37210340BJ 34

    Tegangan leleh tarik Fy (MPa)

    Tegangan putus tarik Fu (MPa)

    Jenis Baja

    Komponen Struktur Tarik

  • 9Kuat Tarik Rencana

    )75.0dan9.0min( ueygu FAFAP Leleh pada penampang

    bruto

    Fraktur pada penampang

    efektif

    Pu Pu

    Batas kelangsingan maksimum = 300 (AISC 05)

    Luas Neto Efektif, Ae

    An = luas neto U = shear lag factor Jika seluruh elemen penampang disambung,

    maka luas neto efektif = luas neto (artinya U = 1). Jika tidak, gunakan rumus U di atas.

    05)'(AISC1

    (SNI))9.0dan1min(

    l

    lxU

    xU

    UAA ne

    =

    ==

  • 10

    Faktor Shear Lag U

    Eksentrisitas untuk menghitung U

  • 11

    Eksentrisitas untuk menghitung U

    Panjang sambungan untuk menghitung U

  • 12

    Luas neto pada plat dengan lubang berseling

    s

    g

    g

    Pu

    1

    2

    3

    tebal = t

    - n d t AA gn = gts - n d t + AA gn 4

    2=mm2dd:AISC standarlubang +=

    rusak

    Pu

    Contoh Soal Komponen Struktur Tarik, ada Lubang Berseling

    dlubang standar = db + 2 mm (untuk db < 22 mm)= db + 3 mm untuk db > 22 mm)

    AISC 05: Geser Blok (Block Shear Rupture Strength)

    Geser Blok adalah kondisi batas di mana tahanan ditentukan oleh jumlah kuat geser dan kuat tarik pada segmen yang saling tegak lurus.

  • 13

    AISC 05: Geser Blok (Block Shear Rupture Strength) (lanjutan)

    = 0.75 Agt = luas bruto yang mengalami tarik Agv = luas bruto yang mengalami geser Ant = luas neto yang mengalami tarik Anv = luas neto yang mengalami geser

    AISC 05: Geser Blok (Block Shear Rupture Strength) (lanjutan)

    Ubs = koefisien reduksi, digunakan untuk menghitung kuat fraktur geser blok

    ( ))6.0(dan)6.0(min ntubsgvyntubsnvun AFUAFAFUAFR ++=Leleh geser dan

    fraktur tarikBatas atas: fraktur tarik dan

    fraktur geser

  • 14

    AISC 05: Geser Blok (Block Shear Rupture Strength) (lanjutan)

    AISC 05: Geser Blok (Block Shear Rupture Strength) (lanjutan)

    Contoh Soal Komponen Struktur Tarik, dengan Geser Blok

  • 15

    Komponen Struktur Tekan

    Fenomena Tekuk pada Komponen Struktur Tekan Tekuk Lokal pada Elemen:Tekuk Lokal di Flens (FLB)Tekuk Lokal di Web (WLB)

    Tekuk pada Komponen Struktur:Tekuk Lentur (flexural buckling)Tekuk Torsi (torsional buckling)Tekuk Torsi Lentur (flexural torsional

    buckling)

  • 16

    Tekuk Lokal di flens

    Potongan 1-1

    Tekuk Lokal di web

    Potongan 2-2

  • 17

    Tekuk Lokal (flens dan web)

    rLangsing

    SNI: tidak adaAISC: pakai Q

  • 18

    Batas Langsing Tidak Langsing,r

    Batas Langsing Tidak Langsing,r

  • 19

    Batas Langsing Tidak Langsing,r

    32.9139.1342.1443.0145.981.4930.9236.7739.6040.4143.201.4016.5619.7021.2121.6523.150.7512.3714.7115.8416.1717.280.569.9411.8212.7312.9913.890.45

    Fy = 410MPa

    Fy = 290MPa

    Fy = 250MPa

    Fy = 240MPa

    Fy = 210MPa

    BJ55BJ50BJ41BJ37BJ34Pengali

    yFE

    Siku Sama Kaki Tunggal yang Memikul Tekan Untuk Fy kecil, beberapa penampang adalah

    langsing. Untuk Fy yang semakin besar, semakin banyak

    penampang yang langsing Jadi, faktor reduksi untuk elemen langsing Q

    perlu dihitung (AISC 05) Q = QsQa dengan Qa = 1 bila semua elemen

    unstiffened

    Data Penampang Siku Sama Kaki

  • 20

    Qs untuk Siku Tunggal (AISC 05)

    yFE91.0

    yFE45.0

    EF

    tbQ ys

    = 76.034.1

    b/t

    Qs

    1

    253.0

    =tbF

    EQ

    y

    s

    0.64

    Tekuk Komponen Struktur

    Tekuk Lentur Tekuk Torsi Tekuk Torsi Lentur

  • 21

    Tekuk Komponen Struktur (lanjutan)

    Simetri tunggal,Tanpa sumbu simetri

    Tekuk Torsi Lentur

    Simetri gandaTekuk Torsi

    ApapunTekuk Lentur

    Dapat terjadi pada jenis penampang

    Tekuk Lentur

    Hanya dapat terjadi terhadap sumbu utama (sumbu dengan momen inersia max / min)

    Kelangsingan komponen struktur didefinisikan dengan

    k = faktor panjang tekuk (SNI) = faktor panjang efektif (AISC) L = panjang komponen struktur tekan r = jari-jari girasi

    Batas kelangsingan maksimum untuk komponen struktur tekan = 200

    rkL=

  • 22

    Tegangan Kritis Tekuk Lentur (SNI)

    EFy

    c =

    y

    cr

    FF =

    c > 1.2

    0.25 < c < 1.2

    = 1c < 0.25

    c 67.06.143.1

    =

    225.1 c = adalah koefisien tekuk

    Tegangan Kritis Tekuk Lentur (AISC 05), Elemen Tidak Langsing

    yey

    FFFE 44.0atau71.4

    2

    2

    EFe =

    yFF

    cr FF ey

    658.0=

    ecr FF 877.0=yey

    FFFE 44.0atau71.4

  • 23

    Tegangan Kritis Tekuk Lentur (AISC 05), Elemen Langsing

    2

    2

    EFe =

    yF

    QF

    cr FQF ey

    658.0=

    ecr FF 877.0=

    yey

    QFFQF

    E 44.0atau71.4

    yey

    QFFQF

    E 44.0atau71.4

    Tegangan Kritis Tekuk Lentur (AISC 05 dan SNI)

    0.0000

    0.2000

    0.4000

    0.6000

    0.8000

    1.0000

    1.2000

    0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

    F cr (

    dala

    m F

    y)

    SNI AISC 2005

  • 24

    Kuat Rencana Penampang Siku Ganda dan T (AISC 05 Sec E4(a) dan SNI Butir 9)

    Sumbu x = sumbu tak simetri, y = sumbu simetri Hitung Fcr1 (tekuk lentur) terhadap sumbu x Hitung Fcr2 (tekuk torsi lentur) terhadap sumbu y

    Fcry adalah tegangan kritis tekuk lentur yang didapat dari rasio kelangsingan terhadap sb y untuk profil T dan kelangsingan modifikasi, untuk profil siku ganda, Fcrz adalah

    Fcr = min(Fcr1 , Fcr2) cPn = 0.85FcrAg (SNI)

    = 0.90FcrAg (AISC 05)

    ( )

    ++= 2

    411

    2 crzcrycrzcrycrzcry

    cr FFHFF

    HFF

    F

    20rA

    GJFg

    crz =

    Contoh perhitungan kuat tekan penampang siku ganda

    penampang T

    Kuat Rencana Penampang Siku Tunggal (AISC 05 Sec E5) Sumbu r dan s adalah sumbu utama, dan sumbu x dan y

    adalah sumbu sejajar kaki siku Hitung Fcr (tekuk lentur) terhadap sumbu r atau s yang

    mempunyai rasio kelangsingan terbesar Apabila di ujung siku terdapat sambungan hanya di satu

    kaki, hitung Fcr (tekuk lentur) terhadap sumbu berat x yang sejajar dengan kaki yang disambung, dengan menggunakan rasio kelangsingan modifikasi, sesuai AISC 05 Sec. E5a, b

    Fcr = Fcr terkecil cPn = 0.90FcrAg Contoh Perhitungan Komponen Struktur Tekan:

    Siku Tunggal

  • 25

    Penampang lainnya (AISC 05 Sec E4(b) Simetri ganda (tekuk

    torsi)

    Simetri tunggal (tekuk torsi lentur), y sumbu simetri:

    Tanpa sumbu simetri (tekuk torsi lentur):

    ( ) yxzw

    e IIGJ

    LKECF +

    += 12

    2

    ( )

    ++= 2

    411

    2 ezeyezeyezey

    e FFHFF

    HFF

    F

    =

    = 0)()())()((

    2

    20

    2

    2

    20

    2

    r

    yFFFr