Download Steel Design Calculations in Excel: Tie Rods, Gording, and Sagrod - Prof. Widodo and more Cheat Sheet Structures and Materials in PDF only on Docsity!
PERHITUNGAN IKATAN ANGIN ( TIE ROD BRACING )
[C]2011 : M. Noer Ilham
Gaya tarik pada track stank akibat beban terfaktor, Tu = 50000 N
1. DATA BAHAN
PLAT SAMBUNG DATA PLAT SAMBUNG Tegangan leleh baja, fy = 240 MPa Tegangan tarik putus, fu^ p^ = 370 MPa Tebal plat sambung, tp = 8 mm Lebar plat sambung, Lp = 50 mm TRACK STANK DATA TRACK STANK Tegangan leleh baja, fy = 250 MPa Tegangan tarik putus, fu = 410 MPa Diameter track stank, dt = 19 mm BAUT DATA BAUT Jenis baut, Tipe A- Tegangan leleh baja, fy = 740 MPa Tegangan tarik putus, fu^ b^ = 825 MPa Diameter baut, db = 16 mm Jumlah baut, n = 2 unit
[C]2011 : MNI Ikatan Angin (Tie Road Bracing)^1
LAS SUDUT DATA LAS SUDUT Tipe, Mutu : E Tegangan tarik putus logam las, fuw = 390 MPa Tebal las, tw = 4 mm Panjang las, Lw = 100 mm
1. TAHANAN TARIK PLAT
Luas penampang bruto, Ag = tp * Lp = 400.00 mm^2 Luas penampang efektif, Ae = tp * [ Lp - ( db + 2 ) ] = 256.00 mm^2 Tahanan tarik plat berdasarkan luas penampang brutto, * Tn = 0.90 * Ag * fy = 86400 N Tahanan tarik plat berdasarkan luas penampang efektif, * Tn = 0.75 * Ae * fu^ p^ = 71040 N Tahanan tarik plat (terkecil) yang digunakan, * Tn = 71040 N
2. TAHANAN TARIK TRACK STANK
Luas penampang bruto, Ag = / 4 * dt^2 = 283.53 mm^2 Luas penampang efektif, Ae = 0.90 * Ag = 255.18 mm^2 Tahanan tarik track stank berdasarkan luas penampang brutto, * Tn = 0.90 * Ag * fy = 63794 N Tahanan tarik track stank berdasarkan luas penampang efektif, * Tn = 0.75 * Ae * fu^ p^ = 78467 N Tahanan tarik plat (terkecil) yang digunakan, * Tn = 63794 N
3. TAHANAN GESER BAUT DAN TUMPU PLAT
Faktor reduksi kekuatan geser baut, f = 0. Kondisi sambungan baut geser tunggal, m = 1 Faktor pengaruh ulir pada bidang geser, r 1 = 0. Luas penampang 1 baut, Ab = / 4 * db^2 = 201. Tahanan geser baut, f * Vn = f * r 1 * m * Ab * fu^ b^ * n = 99526 N Tahanan tumpu plat, f * Rn = 2.4 * f * db * tp * fu^ p^ * n = 85248 N Tahanan sambungan baut (terkecil), f * Vn = 85248 N
[C]2011 : MNI Ikatan Angin (Tie Road Bracing)^2
PERHITUNGAN GORDING DAN SAGROD
[C]2011 : M. Noer Ilham
A. DATA BAHAN
Tegangan leleh baja ( yield stress ), (^) fy = 240 MPa Tegangan tarik putus ( ultimate stress ), (^) fu = 370 MPa Tegangan sisa ( residual stress ), (^) fr = 70 MPa
Modulus elastik baja ( modulus of elasticity ), (^) E = 200000 MPa Angka Poisson ( Poisson's ratio ), = 0.
B. DATA PROFIL BAJA Lip Channel : C 150.65.20.2,
ht = 150 mm b = 65 mm a = 20 mm t = 2.3 mm A = 701.2 mm^2 Ix = 2480000 mm^4 Iy = 411000 mm^4 Sx = 33000 mm^3 Sy = 9370 mm^3 rx = 59.4 mm ry = 24.2 mm c = 21. Berat profil, w = 5.5 kg/m
Faktor reduksi kekuatan untuk lentur, b =^ 0. Faktor reduksi kekuatan untuk geser, f = 0.
Diameter sagrod, d = 10 mm Jarak (miring) antara gording, s = 1200 mm Panjang gording (jarak antara rafter), L 1 = 6000 mm Jarak antara sagrod (jarak dukungan lateral gording), (^) L 2 = 2000 mm
Sudut miring atap, = 25
C. SECTION PROPERTY
G = E / [ 2 * (1 + ) ] = 76923.077 MPa h = ht - t = 147.70 mm J = 2 * 1/3 * b * t^3 + 1/3 * (ht - 2 * t) * t^3 + 2/3 * ( a - t ) * t^3 = 1260.50 mm^4 Iw = Iy * h^2 / 4 = 2.242E+09 mm^6 X 1 = / Sx * √ [ E * G * J * A / 2 ] = 7849.77 MPa X 2 = 4 * [ Sx / (G * J) ]^2 * Iw / Iy = 0.00253 mm^2 /N^2 Zx = 1 / 4 * ht * t^2 + a * t * ( ht - a ) + t * ( b - 2 * t ) * ( ht - t ) = 26697 mm^3 Zy = htt(c - t / 2) + 2at*(b - c - t / 2) + t * (c - t)^2 + t * (b - t - c)^2 = 15624 mm^3
G = modulus geser, Zx = modulus penampang plastis thd. sb. x, J = Konstanta puntir torsi, Zy = modulus penampang plastis thd. sb. y, Iw = konstanta putir lengkung, X 1 = koefisien momen tekuk torsi lateral, h = tinggi bersih badan, X 2 = koefisien momen tekuk torsi lateral,
1. BEBAN PADA GORDING
2.1. BEBAN MATI ( DEAD LOAD )
No Material Berat Satuan Lebar Q (m) (N/m) 1 Berat sendiri gording 55 N/m 55. 2 Atap baja ( span deck ) 150 N/m^2 1.2 180. Total beban mati, QDL = 235.0 N/m
Momen akibat beban terfaktor terhadap sumbu y, Muy = 1/10 * Quy * Ly^2 + 1/8 * Puy * Ly = 297861 Nmm
Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu x, Vux = Qux * Lx + Pux = 5594 N
Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu y, Vuy = Quy * Ly + Puy = 1320 N
5. MOMEN NOMINAL PENGARUH LOCAL BUCKLING
Pengaruh tekuk lokal ( local buckling) pada sayap : Kelangsingan penampang sayap, = b / t = 28. Batas kelangsingan maksimum untuk penampang compact , p = 170 / √ fy = 10.
Batas kelangsingan maksimum untuk penampang non-compact , r = 370 / √ ( fy - fr ) = 28. Momen plastis terhadap sumbu x, Mpx = fy * Zx = 6407246 Nmm Momen plastis terhadap sumbu y, Mpy = fy * Zy = 3749714 Nmm Momen batas tekuk terhadap sumbu x, Mrx = Sx * ( fy - fr ) = 5610000 Nmm Momen batas tekuk terhadap sumbu y, Mry = Sy * ( fy - fr ) = 1592900 Nmm
Momen nominal penampang untuk :
a. Penampang compact , p
→ Mn = Mp
b. Penampang non-compact , p< r
→ Mn = Mp - (Mp - Mr) * ( - p) / ( r - p)
c. Penampang langsing , >r
→ Mn = Mr * ( r / )^2
(^) > p dan (^) < r
Berdasarkan nilai kelangsingan sayap, maka termasuk penampang non-compact Momen nominal penampang terhadap sumbu x dihitung sebagai berikut : compact : Mn = Mp = - Nmm non-compact : Mn = Mp - (Mp - Mr) * ( - p) / ( r - p) = 5615352 Nmm langsing : Mn = Mr * ( r / )^2 = - Nmm Momen nominal terhadap sumbu x penampang : non-compact Mnx = 5615352 Nmm
Momen nominal penampang terhadap sumbu y dihitung sebagai berikut :
compact : Mn = Mp = - Nmm non-compact : Mn = Mp - (Mp - Mr) * ( - p) / ( r - p) = 1607379 Nmm langsing : Mn = Mr * ( r / )^2 = - Nmm Momen nominal terhadap sumbu y penampang : non-compact Mny = 1607379 Nmm
6. MOMEN NOMINAL PENGARUH LATERAL BUCKLING
Momen nominal komponen struktur dengan pengaruh tekuk lateral, untuk : a. Bentang pendek : (^) L Lp
→ Mn = Mp = fy * Zx b. Bentang sedang : (^) Lp L Lr
→ Mn = Cb * [ Mr + ( Mp - Mr ) * ( Lr - L ) / ( Lr - Lp ) ] Mp c. Bentang panjang : (^) L > Lr
→ Mn = Cb * / L*√ [ E * Iy * G * J + ( * E / L )^2 * Iy * Iw ] Mp
Panjang bentang maksimum balok yang mampu menahan momen plastis, Lp = 1.76 * ry * √ ( E / fy ) = 1230 mm Tegangan leleh dikurangi tegangan sisa, fL = fy - fr = 170 MPa
Panjang bentang minimum balok yang tahanannya ditentukan oleh momen kritis tekuk torsi lateral, Lr = ry * X 1 / fL * √ [ 1 + √ ( 1 + X 2 * fL^2 ) ] = 3463 mm
Koefisien momen tekuk torsi lateral, Cb = 12.5 * Mux / ( 2.5Mux + 3MA + 4MB + 3MC ) = 1. Momen plastis terhadap sumbu x, Mpx = fy * Zx = 6407246 Nmm Momen plastis terhadap sumbu y, Mpy = fy * Zy = 3749714 Nmm Momen batas tekuk terhadap sumbu x, Mrx = Sx * ( fy - fr ) = 5610000 Nmm Momen batas tekuk terhadap sumbu y, Mry = Sy * ( fy - fr ) = 1592900 Nmm Panjang bentang terhadap sumbu y (jarak dukungan lateral), L = L 2 = 2000 mm L > Lp dan L < Lr
Termasuk kategori : bentang sedang
Momen nominal terhadap sumbu x dihitung sebagai berikut : Mnx = Mpx = fy * Zx = - Nmm Mnx = Cb * [ Mrx + ( Mpx - Mrx ) * ( Lr - L ) / ( Lr - Lp ) ] = 6968430 Nmm Mnx = Cb * / L*√ [ E * Iy * G * J + ( * E / L )^2 * Iy * Iw ] = - Nmm Momen nominal thd. sb. x untuk : bentang sedang Mnx = 6968430 Nmm Mnx > Mpx Momen nominal terhadap sumbu x yang digunakan, Mnx = 6407246 Nmm
Tahanan gaya geser nominal thd.sb. x, Vnx = 0.60 * fy * Aw = 49680 N
Tahanan gaya geser terhadap sumbu x, f * Vnx = 37260 N
Gaya geser akibat beban terfaktor terhadap sumbu y, Vuy = 1320 N Luas penampang sayap, Af = 2 * b * t = 299 mm^2 Tahanan gaya geser nominal thd.sb. y, Vny = 0.60 * fy * Af = 43056 N
Tahanan gaya geser terhadap sumbu x, f * Vny = 32292 N
Vux / ( f * Vnx ) = 0. Vuy / ( f * Vny ) = 0.
Syarat yang harus dipenuhi :
Vux / ( f * Vnx ) + Vuy / ( f * Vny ) 1.
Vux / ( f * Vnx ) + Vuy / ( f * Vny ) = 0.1910 < 1.0 AMAN (OK)
9. KONTROL INTERAKSI GESER DAN LENTUR
Sayarat yang harus dipenuhi untuk interakasi geser dan lentur :
Mu / ( b * Mn ) + 0.625 * Vu / ( f * Vn ) 1.
Mu / ( b * Mn ) = Mux / ( b * Mnx ) + Muy / ( b * Mny ) = 0. Vu / ( f * Vn ) = Vux / ( f * Vnx ) + Vuy / ( f * Vny ) = 0.
Mu / ( b * Mn ) + 0.625 * Vu / ( f * Vn ) = 1.
1.0324 < 1.375 AMAN (OK)
10. TAHANAN TARIK SAGROD
Beban merata terfaktor pada gording, Quy = 0.3220 N/mm Beban terpusat terfaktor pada gording, Puy = 676.19 N/m Panjang sagrod (jarak antara gording), Ly = L 2 = 2000 m
Gaya tarik pada sagrod akibat beban terfaktor, Tu = Quy * Ly + Puy = 1320 N Tegangan leleh baja, fy = 240 MPa Tegangan tarik putus, fu = 370 MPa
Diameter sagrod, d = 10 mm Luas penampang brutto sagrod, Ag = / 4 * d^2 = 78.54 mm^2 Luas penampang efektif sagrod, Ae = 0.90 * Ag = 70.69 mm^2
Tahanan tarik sagrod berdasarkan luas penampang brutto, * Tn = 0.90 * Ag * fy = 16965 N
Tahanan tarik sagrod berdasarkan luas penampang efektif, * Tn = 0.75 * Ae * fu = 19615 N
Tahanan tarik sagrod (terkecil) yang digunakan, * Tn = 16965 N
Syarat yg harus dipenuhi : Tu * Tn
1320 < 16965 AMAN (OK)
