1 ANALISIS SAMBUNGAN KOLOM BAJA DENGAN PONDASI BETON YANG MENERIMA BEBAN AXIAL, GESER, DAN MOMEN Analysis of Steel Column Ekstension with Concrete Foundation Accepting Axially, Shear, and Mommen Load SKRIPSI Disusun untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar sarjana Teknik Sipil pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Disusun oleh : RYAN RIZALDI OEMAR NIM I 1107534 JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010
40
Embed
Analisis Sambungan Kolom baja Dengan Pondasi Beton …/Analisis... · 2 ABSTRAK Ryan Rizaldi Oemar, 2010, Analisis S ambungan Kolom Baja Dengan Pondasi Beton Yang Menerima Beban Axial,
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
ANALISIS SAMBUNGAN KOLOM BAJA DENGAN PONDASI BETON YANG MENERIMA BEBAN AXIAL, GESER, DAN MOMEN
Analysis of Steel Column Ekstension with Concrete Foundation
Accepting Axially, Shear, and Mommen Load
SKRIPSI
Disusun untuk memenuhi persyaratan memperoleh gelar sarjana Teknik Sipil pada Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik
Universitas Sebelas Maret
Disusun oleh :
RYAN RIZALDI OEMAR NIM I 1107534
JURUSAN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2010
2
ABSTRAK Ryan Rizaldi Oemar, 2010, Analisis Sambungan Kolom Baja Dengan Pondasi Beton Yang Menerima Beban Axial, Geser, dan Momen, Skripsi, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. Pelat dasar ( baseplate ) adalah salah satu bagian terpenting pada struktur baja, namun perancangan pelat dasar tidak terlalu menjadi perhatian oleh seorang konsultan perencana. Hal ini mengakibatkan mahalnya pelat dasar itu sendiri, sulit pada saat pembuatannya dan resiko tidak stabilnya kolom baja pada saat pemasangan kolom baja tersebut dengan pondasi beton. Pelat dasar merupakan pelat baja yang berperan sebagai penghubung antara struktur atas dan struktur bawah dan berfungsi untuk memancarkan beban dari kolom menuju struktur di bawahnya. Tujuan analisa ini adalah untuk merencanakan konstruksi struktur baja gedung yang kokoh dan mengurangi resiko bencana terjadinya keruntuhan pada struktur baja gedung bertingkat tinggi. Penggunaan baseplate atau pelat dasar pada struktur baja gedung akan meningkatkan kekuatan pada struktur tersebut. Dengan catatan dari semua aspek perhitungan maupun kontrol yang kiranya mendukung suatu struktur tersebut tercapai situasi dan kondisi yang aman. Perancangan baseplate melibatkan gaya vertikal, momen dan geser, maka dari itu diperlukan perhitungan dimensi baseplate untuk menahan gaya-gaya tersebut. Umumnya, ukuran baseplate ditentukan dengan melihat batas kekakuan beton pada pondasi saat hancur karena terbebani oleh beban diatasnya dan ketebalan baseplate ditentukan dengan melihat batas plastis yang disebabkan oleh bengkoknya bagian kritis pada plat tersebut. Perancangan baseplate meliputi dua langkah utama yaitu, menentukan panjang, lebar pelat dan menetukan ketebalan pelat. Baseplate dengan kolom baja harus terikat atau menjadi satu kesatuan. Oleh karena itu perlu dilakukan perencanaan suatu alat sambung yang berfungsi untuk menyatukan kolom dengan pelat dasar tersebut. Dalam hal ini alat sambung berupa las yang digunakan dengan alasan, karena las dapat meleburkan antara logam dengan logam sehingga menjadi satu material. Berdasarkan hasil analisa tersebut dapat disimpulkan : Kolom baja yang menerima beban vertikal dan momen dapat mempengaruhi dimensi dan ketebalan dari baseplate. Terutama saat kolom baja menerima beban momen yang bertambah besar dan beban vertikal yang bernilai konstan. Kata kunci : beban verikal, geser, dan momen, kolom baja
3
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................ ii
HALAMAN PENGESAHAN .................................................................. iii
MOTTO .................................................................................................... iv
PERSEMBAHAN .................................................................................... v
ABSTRAK ................................................................................................ vi
PENGANTAR .......................................................................................... vii
DAFTAR ISI ............................................................................................. viii
DAFTAR TABEL .................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xi
BAB 1 PENDAHULUAN ........................................................................ 1
1.1 Latar Belakang Masalah....................................................................... 1
3. Contoh Perencanaan Baseplate Dengan Beban Vertikal dan Momen
Ditentukan bahwa kolom baja menerima beban vertikal dan momen sebagai berikut :
P
M
=
=
60
500
kip
kip-in
=
=
27,24
5765,8
Ton
Ton-mm
Direncanakan pelat dengan dimensi 18 x 18 in ( 457,2 x 457,2 mm )
Perhitungan gaya tekan ijin ( Fp )
1
`85.0 AA
cfFp cϕ=
ksixx 53,1136,085,0 == = 10,549 Mpa
Gambar 4.5. Bagian kritis pada Baseplate
30
Perhitungan panjang distribusi tegangan ( a )
f ` = (Fp.B.N`) / 2
= ( 10,549 x 457,2 x 384,704 ) / 2
= 961812,94 Mpa
( )
3
.
`.6
.4`` 2
Bf
MaPBf
ff
ap
p
+
−±
=
( )mm
x
xx
24,120
3
2,457549,10
8,576523,17024,276
2,457549,10494,96181294,961812 2
=
+
−−=
Perhitungan ketebalan pelat (tp)
FyN
ePPntp
9.0
).(+=
P
Me =
24,27
8,5765=
= 211,67 in
tp = 2,45722,2489.0
)67,21124,27(24,2732,147
xx
x+
= 35,09 mm
31
P
M
W 8 x 31
a` = 170,22 mm
N` = 398,83 mm
Fp = 10,549 mm
a
N = 457,2 mm
tp = 35,09 mm
Gambar 4.6. Tebal Baseplate
Perhitungan kapasitas jangkar ( T )
( )P
N
aPMT −
+=`.
`.
α
Gambar. 4.7. Desain Tambahan Untuk Baseplate Dengan Beban Vertikal dan Momen
32
P
M
W 8 x 31
N` = 398,83 mm
N = 457,2 mm
tp = 35,09 mm
T = 3.84 kip L = 69,26 mm
Dengan bantuan grafik di atas diperoleh α = 0.9, maka kapasitas angkur (T) :
( )P
N
aPMT −
+=`.
`.
α
( )60
7022,159,0
7022,660500 −
+=x
xT
T = 3,84 kip
Untuk menentukan panjang baut angkur (L) yang dibutuhkan, didasarkan pada luas
permukaan pelat sebagai berikut :
Apsf= cf
T
t `..4ϕ
Apsf= 24,23300075,04
100084,3in
xx
x =
L = 14,3psfA
= 14,3
4,23
= 2,7 in = 69,26 mm
Gambar 4.8 Kapasitas Angkur
33
4.4. Hasil Analisis Menggunakan Program Microsoft Excell
1. Analisis Sambungan Kolom Baja dan Pondasi Beton Saat Beban Momen
Meningkat Dan Beban Axial Bernilai Konstan.
A. Data Desain :
Fy = 36 ksi = 248.22 Mpa F`c = 3 ksi = 20.69 Mpa d = 8 in = 203.20 mm P = 60 kip = 27.24 Ton B = 18 in = 457.20 mm N = 18 in = 457.20 mm N` = 16 in = 398.83 mm a` = 7 in = 170.23 mm αααα = 0.9 φφφφt = 0.8
P
M
W 8 x 31
N` = 15.7022 in
N = 18 in
tp = 1.34 in
T = 3.84 kipFp = 1.53 ksi
a
L = 3 in
0,95 dm m
45°
0,8 bf
n
n
N = 18 in
B = 18 inbf = 7.995 in
d = 8 in
34
Grafik Interaksi Momen Dengan Ketebalan Baseplate & Panjang Distribusi Tegangan
2. Analisis Sambungan Kolom Baja dan Pondasi Beton Saat Beban Axial
Meningkat Dan Beban Momen Bernilai Konstan.
A. Data Desain :
Fy = 36 ksi = 248.22 Mpa F`c = 3 ksi = 20.69 Mpa d = 8 in = 203.20 mm M = 500 kip = 5765.80 Ton B = 18 in = 457.20 mm N = 18 in = 457.20 mm N` = 16 in = 398.83 mm a` = 7 in = 170.23 mm a = 0.9 ft = 0.8
P
M
W 8 x 31
N` = 15.7022 in
N = 18 in
tp = 1.34 in
T = 3.84 kipFp = 1.53 ksi
a
L = 3 in
0,95 dm m
45°
0,8 bf
n
n
N = 18 in
B = 18 inbf = 7.995 in
d = 8 in
36
Grafik Interaksi Axial Dengan Ketebalan Baseplate & Panjang Distribusi Tegangan
0
50
100
150
200
250
27 32 36 41 45 50 54 59 64 68
Axial (P)
( a & tp )
a
tp
B. Hasil Analisis Tabel 4.3. Interaksi Axial Dengan Panjang Distribusi Tegangan (a) dan Ketebalan Pelat (tp)
Dari hasil analisis interaksi tabel di atas, dapat terlihat bahwa perubahan ketebalan
dan dimensi baseplate lebih signifikan saat kolom baja menerima beban momen yang
bertambah besar dan beban vertikal yang bernilai konstan.
38
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan analisis dan pembahasan mengenai analisa sambungan kolom baja yang
menerima beban vertikal dan momen dengan pondasi beton, maka diperoleh
kesimpulan sebagai berikut :
1. Saat beban vertikal bertambah dan beban momen bernilai konstan yang terjadi
adalah, nilai panjang distribusi tegangan (a) tidak mengalami perubahan yang
besar dibandingkan dengan saat kolom baja menerima beban vertikal yang
bernilai konstan dan beban momen yang bertambah besar.
2. Saat beban vertikal bertambah dan beban momen bernilai konstan yang terjadi
adalah, nilai tebal pelat (tp) tidak mengalami perubahan yang besar
dibandingkan dengan saat kolom baja menerima beban vertikal yang bernilai
konstan dan beban momen yang bertambah besar.
3. Saat beban momen bertambah dan beban vertikal bernilai konstan yang terjadi
adalah, nilai panjang distribusi tegangan (a) mengalami perubahan yang besar
dibandingkan dengan saat kolom baja menerima beban momen yang bernilai
konstan dan beban vertikal yang bertambah besar.
4. Saat beban momen bertambah dan beban vertikal bernilai konstan yang terjadi
adalah, nilai luas tegangan (tp) mengalami perubahan yang besar
dibandingkan dengan saat kolom baja menerima beban momen yang bernilai
konstan dan beban vertikal yang bertambah besar.
39
5.2. Saran
Berdasarkan hasil analisa tentang sambungan kolom baja yang menerima beban
vertikal dan momen dengan pondasi beton, saran yang perlu dikembangkan dalam
analisa ini adalah :
1. Membutuhkan lebih banyak interaksi dalam penelitian ini.
2. Memerlukan uji laboratorium untuk membenarkan analisis ini.
40
DAFTAR PUSTAKA
C. Honeck William, Derek. 1999. Practical Desain and Detailing of Steel Column Base Plates. Forell Elsesser Engineers, inc . America C.MacCormac, Jack. 2001. Design Of Reinforced Concrete. Clemson University. Clemson Lui, E. M. 1999. Structural Steel Design. Syracuse University. Syracuse Suryoatmono Bambamg. 2005. Analisis Komponen Struktur Baja Dengan AISC- LRFD Teori. Unpar. Bandung T. DeWolf, John. 2005. Design of Column Base Plate. America Institute Of Steel Construction, inc. America