TUGAS BESAR STRUKTUR BAJA II

Disusun untuk memenuhi persyaratan pada Mata Kuliah Struktur Baja II Jurusan Teknik Sipil Politeknik Negeri Sriwijaya Konsentrasi Transpotasi

Oleh:

NAMA : RAFIJRIN

NIM : 0609 3010 0017

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA JURUSAN TEKNIK SIPIL PALEMBANG 2012

Permasalahan : Bahan Fc Fy Ec Es = 250 kg/cm2 = 2400 kg/cm2 = 200000 kg/cm2 = 2000000 kg/cm3 = 2500 kg/cm3 = 18 m =9m =1m = 20 cm = 20 cm = 19 mm

Berat beton

Panjang Bentang Lebar Jembatan Lebar 1 trotoar Tebal pelat jembatan Tebal trotoar Diameter konektor stud

Percepatan gravitasi : g = 10 m/s2 Beban hidup : T = 5 kN/m D = 9 Kpa = 900 kg/m2

Tugas : Analisa pembebanan Perencanaan balok komposit Perencanaan konektor Perencanaan sambungan balok baja Gambar

1. Analisa Pembebanan Balok Tepi

Beban mati 1 : qD1= Berat jembatan Berat baja DIN40 qD1

= 2,1 m . 0,2 m . 2500 kg/m3 = 1050 kg/m = 164 kg/m = 1214 kg/m = 1 m . 0,2 m . 2500 kg/m3 = 500 kg/m +

Beban mati 2 : qD2 = berat trotoar

Beban hidup : D

= beban merata = 9 kPa . 2,1 m = 900 kg/m2 . 2,1 m = 1890 kg/m

Beban hidup : T

= beban terpusat = 5 kN/m . 2,1 m = 10,5 kN = 1050 kg

Beban mati sandaran : P Berat beton = 0,2 m . 0,9 m . 0,2 m . 2500 kg/m3 = 90 kg

Berat pipa P Balok Tengah

= 2 . 3 . 7,5

= 45 kg

= 90 kg + 45 kg = 135 kg

Berat beton Profil ditaksir DIN40 Beban mati

= 2500 kg/m3 = 164 kg/m = 1,6 m . 0,2 m . 2500 kg/m3 = 800 kg/m Berat baja DIN40 qD3 = 164 kg/m = 964 kg/m +

: Berat jembatan

Beban hidup : T P

= beban terpusat (P) = 5 kN/m . 1,6 m = 8 kN = 800 kg 160

qL

= beban merata = D. 1,6 m = 9 kPa . 1,6 m = 900 kg/m2 . 1,6 m = 1440 kg/m

2. Garis Pengaruh x

Garis Pengaruh Momen Pu = 800 kg/m Momen lentur lintang

L

0 28.512.000 kg.cm (Tidak OK!!) Gunakan Baja DIN70 A hf bE = 324 cm2 = 20 cm = 160 cm

a pada beton

Mn

= As . fy . Z = 324 cm2 x 2400 kg / cm2 x 46,287 cm = 35.993.078,32 kg.cm

Mn = 0,85 x 35.993.078,32kg.cm = 30.594.116,57 > 286.335 kg.cm (OK!!) Balok Tengah MU2 MU < = 189.540 kg.m Mn = 0,85 Dicoba DIN40 A fc fy = 209 cm2 = 250 kg/cm2 = 2400 kg/cm2 bE hf = 160cm = 20cm

a pada beton

kurang dai Mu

*Profil diperbesar* Gunakan Baja DIN70 (samakan dengan balok tepi) A hf bE = 324 cm2 = 20 cm = 160 cm

(PNA berada pada baja) Cc = 0,85 fc bE hf = 0,85 250 MPa 160 cm 20cm = 680.000

= = 48.800 Luas Baja Tertekan = Luas Baja Tertarik = = = 303,667 cm2

= 680.000 (314,665) + 48.800 (316)

= 219.393.000 kg.cm = 2.293.930 kg.m > Mu = 189.540 kg.m (OK!!) 4. Perencanaan konektor stud (diameter 19mm) Balok tepi DIN 70 a = 17,425 hf (PNA pada beton)

Tmaks = As.Fy = 324 . 2400 = 777600 kg = 7776 kN Kekuatan 1 stud = Qn Qn = 0,0004 (dst)2 = 0,0004 (19) 2 = 102,106 kn n = jumlah stud ( ) = = = 76,156 77

Jumlah stud untuk satu balok = 2n =2.77 = 154 buah Jarak stud (as-as) = = 11,688 12 = 180 bh stud / balok

Pasang stud dengan jarak 10 cm :. Jmlh stud = Balok tengah a = 22,871 cm

C maks= 0,85 . Fc . bE . hf = 0,85 . 250.160.20 = 680.000 kg = 6800 kN

Qn

= 0,0004 (dst)2. = 0,0004 (19) 2. = 102,106 kn

Jumlah stud untuk setengah bentang = n n = = = 66,597 68 buah

untuk satu balok = 2n = 2. 68= 136 buah jumlah stud (as-as) = Pasang stud dengan jarak 10 cm .: jumlah stud = = 180 stud

5. Perencanaan Sambungan Balok Memanjang Balok Tepi

x L L QU = 1,2 qb + 1,6 qL = 1,2 (1714) + 1,6 (1890) = 5080,8 Kn/m Pu = 1,2 PD + 1,6 PL = 1,6 (1050) + 1,2 (135) = 1842 kN

DIN70 H Tw X W D Va = 70 = 1,6 =3 = 5,5 cm = 2,59 B Tf L Df A = 30 = 1,8 = 18 = 2,6 cm = 500 cm

= qu L {Pu L)/L} = (5080,8) (18) - (1842) = 44806,2

Vs

= Va qu . x = 44806,2 5080,8 (3) = 29563,8

Ms

= VA . 3 - qu . x2 = 44806,2 . 3 - 5080,8 (3)2 = 111555 kg m = 11155500 kg cm

Kuat Geser Baut Rn Rn Rn = 0,5 fu . Ab = 0,75 . 0,5 . 3700 = 7030,566 kg

Rencana Sambungan pelat sayap m1 = 11155500 kgcm S = 11155500 : 70 = 159364,28 kg s

s Jumlah baut untuk sayap n = S/ Rn = 159364,286 / 7030,566 = 22,668 24 buah

Jarak sumbu ke sumbu baut = s S > 25,4 s = 76,2 mm 8 cm S < 200 S < 15 . 3,4 = 4,41 cm Profil W W1 = 5,5 cm = 5,5 cm 8 cm

Cek dari Tumpu Tumpu Pelat Rn Rn = 2 . d . fu . tp

= 0,75 . 2 . 2,54 . 3200 . tp

Gaya yang bekerja pada satu baut Pu = 5 : n Pu = 159364,286 : 24 = 6640,178 Ru Rn 6690,178 kg 0,75 . 2 . 2,54 . 3700 . tp1

Tp1 6690,178 / (0,75. 2 . 2,54 . 3700) Tp1 0,971 < tf = 3,4 cm (ok)

Pelat Penyambung Putus melalui jalur 1-1 1-1 s normal Luas Penampang efektif2.6 2.6

Ae Ae Rn

= (30 2. 2,6) = 24,8 tp = 0,75 = 0,75 . Ae . fu = 0,75 . 24,8 . tp1 . 340D

159364,286 Tp1 Tp1

0,75 . 24,8 . tp1 . 340 D 159364,286 : 68820 2,316 < tf = 3,4 cm (ok)

Rencana Sambungan pelat badan Balok tepi

W = 5.5

Vs M

= 29563,8 kg = Vs . es = 162600,9 = 29563,8 . 5,5

a.

Vs dipikul bejana oleh baut

Vi

= V1 = 7390,95

V2 = 7390,95

V3 = 7390,95

V4 = 7390,95 b. Momen didistribusikan sesuai posisi baut Pasang sumbu x , y melalui TB X1 = 0 ; X2 = 0 ; X3 = 0 ; X4 = 0 ; Y1 = 12,5 cm Y2 = 12,5 cm Y3 = -12,5 cm Y4 = -12,5 cm ri2 = xi2 + yi2 ri2 = 0 + 12,52 + 12,52 + (-12,5)2 + (-12,5)2 = 625 cm2

Gaya sejajar sumbu X akibat M Fmix Fm1x Fm3x = = Fm2x = Fm4x = = = 3252,018 = - 3252,018

Super Posisi 1 dan 2 Fm1x Fm3x

V1 Fm2x Fm4x

V3

V2

V4

R1

= = 8074,761 Kuat Geser Baut

Rn

=

0,5 . fu . Ab 0,75 x 0,5 x 3700 x x (2,54)2 7030,566 kg

Rn = Rn =

Karena bidang geser baut m = 4, maka kuat geser baut kumulatif = Rn * Ru * Ru = = = Ru Ru < 8074,761 = * Rn < 28122,264 ( ok! ) m. Rn 4 x 7030,566 kg 28122,264 Ri

Kuat Tanpa Pelat Penyambung tp Rn Rn = = = 2 tp2 2 . d . fu . tp 2 x 2,54 x 3700 x tp 0,75 x 2 x 2,54 x 3700 x tp Rn < Rn 0,75 x 2 x 2,54 x 3700 x tp tw = 3,0 cm

Rn = Ru

8074,761 8074,761 tp = 0,572 tp = 2 tp2 tp2 =

= 0,286

Gunakan tp2 = 0,5 cm

6. Perencanaan sambungan balok memanjang untuk balok tengah qu = = = Pu = DIN70 h b = 70 = 30 x L w =3m = 18 m = 5,5 cm df = 2,6 cm d a = 2,54 cm = 500 mm = 50 = 1,2 . qD + 1,641 1,2 . ( 964 kg/m ) + 1,6 . ( 1440 kg/m ) 3460,8 kg/m 1,6 . ( 800 )

1280 kg

tw = 1,8 cm cm tf VA = = = = VS = = = MS = = = =

3,4 cm . qu . L +

w1

= 5,5 cm

. 3460,8 . 18 m + ( 1280 . 0,5 ) 31787,2 kg VA . q . x 31787,2 . ( 3460,8 x 3 ) 21404,8 VA . 3 - . qu . x2 31787,2 . (3) - . 3460,8 . 32 79788 kg.m 7978000 kg.cm

Kuat geser baut Rn Rn = = = 0,5 . fu . Ab 0,75 x 0,5 x 3700 kg/cm2 x (2,54)2 7030,566 kg

s

Ms = 7978000 kg.cm

s s s

= = 145054,546

Jumlah baut untuk sayap = n n TB V1 m = = titik berat sistem baut = 21404.8 = vs x es = 21404.8 x 5.5 = 117726.4 kg cm a. V1 = Vs di pikul bejana oleh baut =V1 = 5352.4

= 5351.2

V2 = 5352.4

Diagram gaya akibat Vs (1) V3 = 5352.4 V4 = 5352.4

b.

Momen didistribusikan sesuai posisi baut Pasang sumbu x,y melalui TB X1 = 0 Y1 = 12.5 cm X2 = 0 Y2 = 12.5 cm

X3= 0 Y3 = -12.5 cm X4= 0 Y4 = -12.5 cm ri2 = xi2 + yi2 ri2 = 0 + 12.52 +12.5 2+(-12.5 2)+ (-12.5 2) ri2 = 625 Gaya sejajar sumbu x akibat m Fm1x = Fm2x = = = = 2354.528 = 2354.528

diagram gaya akibat m (2) Super posisi 1 dan 2 1 2354.528 2354.528

5352.4

5352.4

2

2354.528

2354.528

5352.4

5352.4

Ri

= = = 5847.392 kg

Kuat geser baut Rn = 0.5 x fu x Ab x x (2.50)2

Rn = 0.75 x 0.5 x 3700 x Rn = 7030.566 kg

Karna bidang geser baut ganda m = 2, maka kuat geser baut kumulatif = Rn * Rn * Rn =mx Rn

=4 x 7030.566 kg = 28122.264 kg

Ru = Ri Ru = * Rn 5847.392 < 28122.264 kg (ok) Kuat tanpa pelat penyambung tp Rn Rn = 2tp2 = 2d x fu x tp = 2 x 2.54 x 3700 x tp

Rn = 0.75 x 2 x 2.54 x 3700 x tp Ru Rn

5847.392 0.75 x 2 x 2.54 x 3700 x tp tp 0.417 cm < tw = 1.8cm

tp = 2tp2 tp2 = = 0.2085 pakai tp2 = 0.5 cm