Download Structural Steel Design Calculations with Microsoft Excel - Prof. Widodo and more Cheat Sheet Structures and Materials in PDF only on Docsity!
PERHITUNGAN TUMPUAN ( BEARING )
BASE PLATE DAN ANGKUR
[C]2011 : M. Noer Ilham
1. DATA TUMPUAN
BEBAN KOLOM DATA BEBAN KOLOM
Gaya aksial akibat beban terfaktor, Pu = 206035 N
Momen akibat beban terfaktor, Mu = 124511955 Nmm
Gaya geser akibat beban terfaktor, Vu = 102256 N
PLAT TUMPUAN (BASE PLATE) DATA PLAT TUMPUAN
Tegangan leleh baja, fy = 240 MPa
Tegangan tarik putus plat, fup^ = 370 MPa
Lebar plat tumpuan, B = 330 mm
Panjang plat tumpuan, L = 540 mm
Tebal plat tumpuan, t = 20 mm
KOLOM PEDESTRAL DATA KOLOM BETON
Kuat tekan beton, fc' = 20 MPa
Lebar penampang kolom, I = 400 mm
Panjang penampang kolom, J = 600 mm
Pu
Mu
Vu
h
ht
f f
L
J
a 0.95 ht a
B I
f f
[C]2011 : MNI Tumpuan (Bearing)^^1
DIMENSI KOLOM BAJA DATA KOLOM BAJA
Profil baja : WF 400.200.8.
Tinggi total, ht = 400 mm
Lebar sayap, bf = 200 mm
Tebal badan, tw = 8 mm
Tebal sayap, tf = 13 mm
ANGKUR BAUT DATA ANGKUR BAUT
Jenis angkur baut, Tipe : A-
Tegangan tarik putus angkur baut, fub^ = 825 MPa
Tegangan leleh angkur baut, fy = 400 MPa
Diameter angkur baut, d = 19 mm
Jumlah angkur baut pada sisi tarik, nt = 3 bh
Jumlah angkur baut pada sisi tekan, nc = 3 bh
Jarak baut terhadap pusat penampang kolom, f = 220 mm
Panjang angkur baut yang tertanam di beton, La = 500 mm
2. EKSENTRISITAS BEBAN
Eksentrisitas beban,
e = Mu / Pu = 604.32 mm
L / 6 = 90.00 mm
e > L / 6 (OK)
h = ht - tf = 387 mm
et = f + h / 2 = 414 mm
ec = f - h / 2 = 26.5 mm
Jumlah angkur baut total,
n = nt + nc = 6 bh
ec
f e
h
ht
Pu
Pt
Pu + Pt
fcu
et
t
L
Y
Y/
[C]2011 : MNI Tumpuan (Bearing)^^2
4. KONTROL DIMENSI PLAT TUMPUAN
Lebar minimum plat tumpuan yang diperlukan,
Bp min = Puc / ( 0.5 * * fcn * Y ) = 149 mm
Lebar plat yang digunakan, B = 330 mm
Syarat yang harus dipenuhi :
Bp min B
149 < 330 AMAN (OK)
Panjang bagian plat tumpuan jepit bebas,
a = ( L - 0.95 * ht ) / 2 = 80 mm
fcu1 = ( 1 - a / Y ) * fcu = 3.771 MPa
Modulus penampang plastis plat, Z = 1/4 * B * t^2 =^33000 mm^3
Momen yang terjadi pada plat akibat beban terfaktor,
Mup = 1/2 * B * fcu1 * a^2 + 1/3 * B * ( fcu - fcu1 ) * a^2 = 5403462 Nmm
Faktor reduksi kekuatan lentur, b = 0.
Tahanan momen nominal plat, Mn = fy * Z = 7920000 Nmm
Tahanan momen plat, b * Mn = 7128000 Nmm
Syarat yang harus dipenuhi :
Mup b * Mn
5403462 < 7128000 AMAN (OK)
5. GAYA TARIK PADA ANGKUR BAUT
Gaya tarik pada angkur baut, Tu1 = Pt / nt = 4401 N
Tegangan tarik putus angkur baut, fub^ = 825 MPa
Luas penampang angkur baut, Ab = / 4 * d^2 = 284 mm^2
Faktor reduksi kekuatan tarik, t = 0.
Tahanan tarik nominal angkur baut, Tn = 0.75 * Ab * fub^ = 175433 N
Tahanan tarik angkur baut, t * Tn = 157890 N
Syarat yang harus dipenuhi :
Tu1 t * Tn
4401 < 157890 AMAN (OK)
[C]2011 : MNI Tumpuan (Bearing)^^4
6. GAYA GESER PADA ANGKUR BAUT
Gaya geser pada angkur baut, Vu1 = Vu / n = 17043 N
Tegangan tarik putus baut, fub^ = 825 MPa
Jumlah penampang geser, m = 1
Faktor pengaruh ulir pada bidang geser, r 1 = 0.
Luas penampang baut, Ab = / 4 * d^2 = 284 mm^2
Faktor reduksi kekuatan geser, f = 0.
Tahanan geser nominal, Vn = r 1 * m * Ab * fub^ = 93564 N
Tahanan geser angkur baut, f * Vn = 70173 N
Syarat yang harus dipenuhi :
Vu1 f * Vn
17043 < 70173 AMAN (OK)
7. GAYA TUMPU PADA ANGKUR BAUT
Gaya tumpu pada angkur baut, Ru1 = Vu1 = 17043 N
Diameter baut, d = 19 mm
Tebal plat tumpu, t = 20 mm
Tegangan tarik putus plat, fup^ = 370 MPa
Tahanan tumpu nominal, Rn = 2.4 * d * t * fup^ = 337440 N
Tahanan tumpu, f * Rn = 253080 N
Syarat yang harus dipenuhi :
Ru1 f * Rn
17043 < 253080 AMAN (OK)
8. KOMBINASI GESER DAN TARIK
Konstanta tegangan untuk baut mutu tinggi, f 1 = 807 MPa
f 2 = 621 MPa
Faktor pengaruh ulir pada bidang geser, r 2 = 1.
Tegangan geser akibat beban terfaktor, fuv = Vu / ( n * Ab ) = 60.11 MPa
Kuat geser angkur baut, f * r 1 * m * fub^ = 247.50 MPa
[C]2011 : MNI Tumpuan (Bearing)^^5
PERHITUNGAN SAMBUNGAN AKSIAL LENTUR DAN GESER
[C]2011 : M. Noer Ilham
1. DATA SAMBUNGAN
DATA KOORDINAT BAUT Profil baja : WF 400.200.8.
No xi yi ht = 400 mm
(mm) (mm) bf = 200 mm
1 -50 -90 tw = 8 mm
2 50 -90 tf = 13 mm
3 -50 -30 r = 16 mm
4 50 -30 A = 8410 mm^2
5 -50 30 Ix = 237000000 mm^4
6 50 30 Iy = 17400000 mm^4
7 -50 90 rx = 168 mm
8 50 90 ry = 45.4 mm
Sx = 1190000 mm^3
Sy = 174000 mm^3
tw
tf
ht
r
h 2
bf
h 1
h
[C]2011 : MNI Sambungan Aksial, Lentur dan Geser^^1
BEBAN PADA SAMBUNGAN BEBAN SAMBUNGAN
Momen akibat beban terfaktor, Mu = 76500000 Nmm
Gaya geser akibat beban terfaktor, Vu = 82000 N
Gaya aksial akibat beban terfaktor, Nu = 39000 N
Eksentrisitas sambungan, e = 110 mm
PLAT SAMBUNG DATA PLAT SAMBUNG
Tegangan leleh baja, fy = 240 MPa
Tegangan tarik putus plat, fup^ = 370 MPa
Lebar plat sambung pada badan, hp = 330 mm
Tebal plat sambung pada badan, tpw = 8 mm
Lebar plat sambung pada sayap, lp = 220 mm
Tebal plat sambung pada sayap, tpf = 10 mm
Faktor reduksi kekuatan tarik atau lentur plat, = 0.
BAUT DATA BAUT
Jenis sambungan baut, Tipe baut : A-
Tegangan tarik putus baut, fub^ = 825 MPa
Diameter baut, d = 16 mm
Jumlah baut pada penampang kritis badan, n = 4 bh
Jumlah baut pada badan, nw = 8 bh
Jumlah baut pada penampang kritis sayap, n' = 2 bh
Faktor reduksi kekuatan geser baut, f = 0.
2. TAHANAN MOMEN DAN GESER
Modulus penampang plastis profil baja,
Zx = tw * ht^2 / 4 + ( bf - tw ) * ( ht - tf ) * tf = 1285952 mm^3
Luas penampang badan, Aw = ht * tw = 3200 mm^2
Tahanan momen penampang, * Mn = * fy * Zx = 277765632 Nmm
Tahanan geser penampang, f* Vn = f * 0.60 * fy * Aw = 345600 N
[C]2011 : MNI Sambungan Aksial, Lentur dan Geser^^2
5. KONTROL JUMLAH BAUT PADA SAYAP
Gaya tarik akibat momen, Tu = Mu / ( ht + tpf ) = 186585 N
Kondisi sambungan baut geser tunggal, m = 1
Faktor pengaruh ulir pada bidang geser, r 1 = 0.
Tahanan geser 1 baut, f * Vn = f * r 1 * m * Ab * fub^ = 49763 N
Tahanan tumpu 1 baut, f * Rn = 2.4 * f * d * tpf * fup^ = 106560 N
Kekuatan 1 baut, f * Tn = 49763 N
Jumlah baut minimum yang diperlukan pada penampang kritis sayap,
n'min = Tu / ( 2 * f * Tn ) = 1.87 bh
Syarat yang harus dipenuhi :
n'min n'
1.87 < 2 AMAN (OK)
6. KONTROL TEBAL PLAT SAMBUNG PADA SAYAP
Luas penampang tarik plat, Anf = Tu / ( * fup^ ) = 560.32 mm^2
Tebal minimum plat sambung pada sayap,
tpf min = Anf / ( lp - n' * d 1 ) = 3.05 mm
Syarat yang harus dipenuhi :
tpf min tpf
3.05 < 10 AMAN (OK)
7. GAYA PADA BAUT BADAN
Kapasitas momen pada badan,
Muw = 1/6 * * tpw * hp^2 * fy * hp / ( ht + tpf ) = 25243551 Nmm
Momen tambahan akibat eksentrisitas, Mu = Vu * e = 9020000 Nmm
Momen total pada badan, Mu = Muw + Mu = 34263551 Nmm
Gaya pada masing-masing baut badan akibat momen dihitung sebagai berikut :
Gaya pada arah x, Ruxi = ( Mu ) * yi / ( x^2 + y^2 )
Gaya pada arah y, Ruyi = ( Mu ) * xi / ( x^2 + y^2 )
[C]2011 : MNI Sambungan Aksial, Lentur dan Geser^^4
GAYA-GAYA PADA MASING-MASING BAUT
No xi yi xi^2 yi^2 Ruyi Ruxi (mm) (mm) (mm^2 ) (mm^2 ) (N) (N) 1 -50 -90 2500 8100 -30592 - 2 50 -90 2500 8100 30592 - 3 -50 -30 2500 900 -30592 - 4 50 -30 2500 900 30592 - 5 -50 30 2500 900 -30592 18355 6 50 30 2500 900 30592 18355 7 -50 90 2500 8100 -30592 55066 8 50 90 2500 8100 30592 55066 = 20000 36000 Jumlah baut pada badan, nw = 8 Gaya tambahan pada baut badan akibat gaya geser dan gaya aksial, Gaya tambahan akibat gaya geser arah vertikal (arah y), Puvi = Puv / nw = 10250 N Gaya tambahan akibat gaya aksial arah horisontal (arah x), Puhi = Puh / nw = 4875 N Resultan gaya pada baut badan, Rui = √ [ ( Ruxi + Puhi )^2 + ( Ruyi + Puvi )^2 ]
No Ruyi+Puvi Ruxi+Puhi Rui (N) (N) (N) 1 -20342 -50191 54157 2 40842 -50191 64709 3 -20342 -13480 24404 4 40842 -13480 43010 5 -20342 23230 30878 6 40842 23230 46987 7 -20342 59941 63299 8 40842 59941 72533 Ru max = 72533 N
[C]2011 : MNI Sambungan Aksial, Lentur dan Geser^^5
PERHITUNGAN SAMBUNGAN LENTUR DAN GESER
[C]2011 : M. Noer Ilham
1. DATA SAMBUNGAN
Gaya geser akibat beban terfaktor, Vu = 354000 N
Momen akibat beban terfaktor, Mu = 58300000 Nmm
1.1. BAUT
Jenis baut yang digunakan, Tipe baut : A-
Tegangan tarik putus baut, fu^ b^ = 825 MPa
Diameter baut d = 19 mm
Jarak antara baut, a = 60 mm
Jumlah baut dalam satu baris, nx = 2 bh
Jumlah baris baut, ny = 7 baris
Faktor reduksi kekuatan tarik baut, t = 0.
Faktor reduksi kekuatan geser baut, f = 0.
[C]2011 : MNI Sambungan Lentur dan Geser^^1
1.2. PLAT SAMBUNG
Tegangan leleh plat, fy = 240 MPa
Tegangan tarik putus plat, fu^ p^ = 370 MPa
Lebar plat sambung, b = 175 mm
Tebal plat sambung, t = 10 mm
2. LETAK GARIS NETRAL
Jumlah baut total, n = nx * ny = 14 bh
Tinggi plat sambung, h = ny * a = 420 mm
Lebar plat sambung ekivalen sebagai pengganti baut tarik,
= nx * ( / 4 * D^2 ) / a = 9.4510 mm
Lebar efektif plat sambung bagian tekan, b' = 0.75 * b = 131.25 mm
Misal garis netral terletak pada jarak x dari sisi atas plat sambung. Momen statis luasan terhadap garis netral,
1/2 * b' * (h - x)^2 = 1/2. * x^2
(b' - ) / 2 * x^2 - b' * h * x + 1/2 * b' * h^2 = 0
(b' - ) / 2 * x^2 - b' * h * x + 1/2 * b' * h^2 = 0 ( persamaan kuadrat dalam x )
Ax = (b' - )/2 = 61
Bx = - b' * h = -
Cx = 1/2 * b' * h^2 = 11576250
Dx = Bx^2 - 4 * Ax * Cx = 218813303
→ x = [ - Bx - Dx ] / ( 2 * Ax ) = 331.14 mm
h
x
b b'
a/
a
a
a
a
a
a
a/
h-x
Tu
[C]2011 : MNI Sambungan Lentur dan Geser^^2
5. GAYA GESER PADA BAUT
Gaya geser yang ditahan oleh satu baut, Vs1 = Vu / n = 25286 N
Kondisi sambungan baut geser tunggal, maka nilai m = 1
Faktor pengaruh ulir pada bidang geser, r 1 = 0.
Luas penampang baut, Ab = / 4 * d^2 = 284 mm^2
Tahanan geser nominal baut, Vn = r 1 * m * Ab * fu^ b^ = 93564 N
Tahanan geser baut, f * Vn = 70173 N
Syarat yang harus dipenuhi :
Vs1 f * Vn
25286 < 70173 AMAN (OK)
6. GAYA TUMPU PADA BAUT
Gaya tumpu yang ditahan satu baut, Rs1 = Vs1 = 25286 N
Diameter baut, d = 19 mm
Tebal plat sambung, t = 10 mm
Tegangan tarik putus plat, fu^ p^ = 370 MPa
Tahanan tumpu nominal, Rn = 2.4 * d * t * fu^ p^ = 168720 N
Tahanan tumpu, f * Rn = 126540 N
Syarat yang harus dipenuhi :
Rs1 f * Rn
25286 < 126540 AMAN (OK)
7. KOMBINASI GESER DAN TARIK
Konstanta tegangan (f 1 ) untuk baut mutu tinggi, f 1 = 807 MPa
Konstanta tegangan (f 2 ) untuk baut mutu tinggi, f 2 = 621 MPa
Faktor pengaruh ulir pada bidang geser, r 2 = 1.
Tegangan geser yang terjadi, fuv = Vu / ( n * Ab ) = 89.18 MPa
Tahanan geser baut, f * r 1 * m * fu^ b^ = 247.50 MPa
Syarat yang harus dipenuhi :
fuv = Vu / ( n * Ab ) f * r 1 * m * fu^ b
89.18 < 247.50 AMAN (OK)
[C]2011 : MNI Sambungan Lentur dan Geser^^4
Gaya tarik yang tejadi, Tu1 = 34309 N
Tahanan tarik baut, f * Tn = f * f 1 * Ab = 171606 N
Syarat yang harus dipenuhi :
Tu1 f * Tn
34309 < 171606 AMAN (OK)
Tegangan tarik, ft = 0.75 * fu^ b^ = 618.75 MPa
Nilai tegangan kombinasi, f 1 - r 2 * fuv = 637.55 MPa
Syarat yang harus dipenuhi :
ft f 1 - r 2 * fuv
618.75 < 637.55 AMAN (OK)
Syarat yang harus dipenuhi :
ft f 2
618.75 < 621.00 AMAN (OK)
[C]2011 : MNI Sambungan Lentur dan Geser^^5
