cinnection bearing

Perhitungan Struktur Baja Dengan Microsoft Excel

[C]2011 : MNI Tumpuan (Bearing) 1

1. DATA TUMPUAN

BEBAN KOLOM DATA BEBAN KOLOM

Gaya aksial akibat beban terfaktor, 206035

Momen akibat beban terfaktor, 124511955

Gaya geser akibat beban terfaktor, 102256

PLAT TUMPUAN (BASE PLATE) DATA PLAT TUMPUAN

Tegangan leleh baja, 240

Tegangan tarik putus plat, 370

Lebar plat tumpuan, B = 330

Panjang plat tumpuan, L = 540

Tebal plat tumpuan, t = 20

KOLOM PEDESTRAL DATA KOLOM BETON

Kuat tekan beton, 20

Lebar penampang kolom, I = 400

PERHITUNGAN TUMPUAN (BEARING)

BASE PLATE DAN ANGKUR

[C]2011 : M. Noer Ilham

Pu =

Mu =

Vu =

fy =

fup =

fc' =

Pu

Mu

Vu

hht

f f

LJ

0.95 ht aa

B If f



Panjang penampang kolom, J = 600

DIMENSI KOLOM BAJA DATA KOLOM BAJA

Profil baja : WF 400.200.8.13

Tinggi total, 400

Lebar sayap, 200

Tebal badan, 8

Tebal sayap, 13

ANGKUR BAUT DATA ANGKUR BAUT

Jenis angkur baut, Tipe : A-325

Tegangan tarik putus angkur baut, 825

Tegangan leleh angkur baut, 400

Diameter angkur baut, d = 19

Jumlah angkur baut pada sisi tarik, 3

Jumlah angkur baut pada sisi tekan, 3

Jarak baut terhadap pusat penampang kolom, f = 220

Panjang angkur baut yang tertanam di beton, 500

2. EKSENTRISITAS BEBANEksentrisitas beban,

604.32

L / 6 = 90.00

e > L / 6 (OK)

387

414

26.5

Jumlah angkur baut total,

6

ht =

bf =

tw =

tf =

fub =

fy =

nt =

nc =

La =

e = Mu / Pu =

h = ht - tf =

et = f + h / 2 =

ec = f - h / 2 =

n = nt + nc =

ec

f e

hht

Pu

Pt

Pu + Pt

fcu

et

t

LY

Y/3



3. TAHANAN TUMPU BETON

Gaya tarik pada angkur baut, 13204

Gaya tekan total pada plat tumpuan, 219239

Panjang bidang tegangan tekan beton, Y = 3 * ( L - h ) / 2 = 229.50

Luas plat tumpuan baja, 178200

Luas penampang kolom pedestral, 240000

Tegangan tumpu nominal, 19.729

34.000

Tegangan tumpu nominal beton yg digunakan, 19.729

Faktor reduksi kekuatan tekan beton, 0.65

Tegangan tumpu beton yg diijinkan, 12.824

Tegangan tumpu maksimum yang terjadi pada beton,

5.790

Syarat yang harus dipenuhi :

≤5.790 < 12.824 ® AMAN (OK)

Pt = Pu * ec / et =

Puc = Pu + Pt =

A1 = B * L =

A2 = I * J =fcn = 0.85 * fc' * √ ( A2 / A1 ) =

fcn = 1.70 * fc' =

fcn =

f =

f * fcn =

fcu = 2 * Puc / ( Y * B ) =

fcu f * fcn

ec

f e

hht

Pu

Pt

Pu + Pt

fcu

et

t

LY

Y/3

LJ

0.95 ht aa

B If f



4. KONTROL DIMENSI PLAT TUMPUAN

Lebar minimum plat tumpuan yang diperlukan,

149

Lebar plat yang digunakan, B = 330


£ B

149 < 330 ® AMAN (OK)

Panjang bagian plat tumpuan jepit bebas,

80

3.771

Modulus penampang plastis plat, 33000

Momen yang terjadi pada plat akibat beban terfaktor,

5403462

Faktor reduksi kekuatan lentur, 0.90

Tahanan momen nominal plat, 7920000

Tahanan momen plat, 7128000


£5403462 < 7128000 ® AMAN (OK)

5. GAYA TARIK PADA ANGKUR BAUT

Gaya tarik pada angkur baut, 4401

Tegangan tarik putus angkur baut, 825

Luas penampang angkur baut, 284

Faktor reduksi kekuatan tarik, 0.90

Tahanan tarik nominal angkur baut, 175433

Tahanan tarik angkur baut, 157890


£

Bp min = Puc / ( 0.5 * f * fcn * Y ) =

Bp min

a = ( L - 0.95 * ht ) / 2 =

fcu1 = ( 1 - a / Y ) * fcu =

Z = 1/4 * B * t2 =

Mup = 1/2 * B * fcu1 * a2 + 1/3 * B * ( fcu - fcu1 ) * a2 =

fb =

Mn = fy * Z =

fb * Mn =

Mup fb * Mn

Tu1 = Pt / nt =

fub =

Ab = p / 4 * d2 =

ft =

Tn = 0.75 * Ab * fub =

ft * Tn =

Tu1 ft * Tn



4401 < 157890 ® AMAN (OK)

6. GAYA GESER PADA ANGKUR BAUT

Gaya geser pada angkur baut, 17043

Tegangan tarik putus baut, 825

Jumlah penampang geser, m = 1

Faktor pengaruh ulir pada bidang geser, 0.4

Luas penampang baut, 284

Faktor reduksi kekuatan geser, 0.75

Tahanan geser nominal, 93564

Tahanan geser angkur baut, 70173


£17043 < 70173 ® AMAN (OK)

7. GAYA TUMPU PADA ANGKUR BAUT

Gaya tumpu pada angkur baut, 17043

Diameter baut, d = 19

Tebal plat tumpu, t = 20

Tegangan tarik putus plat, 370

Tahanan tumpu nominal, 337440

Tahanan tumpu, 253080


£17043 < 253080 ® AMAN (OK)

8. KOMBINASI GESER DAN TARIK

Konstanta tegangan untuk baut mutu tinggi, 807

621

Vu1 = Vu / n =

fub =

r1 =

Ab = p / 4 * d2 =

ff =

Vn = r1 * m * Ab * fub =

ff * Vn =

Vu1 ff * Vn

Ru1 = Vu1 =

fup =

Rn = 2.4 * d * t * fup =

ff * Rn =

Ru1 ff * Rn

f1 =

f2 =




Tegangan geser akibat beban terfaktor, 60.11

Kuat geser angkur baut, 247.50


£60.11 < 247.50 ® AMAN (OK)

Gaya tarik akibat beban terfaktor, 4401

Tahanan tarik angkur baut, 171606


£4401 < 171606 ® AMAN (OK)

Kuat tarik angkur baut, 618.75

Batas tegangan kombinasi, 692.79

621.00


£618.75 < 692.79 ® AMAN (OK)


£618.75 < 621.00 ® AMAN (OK)

9. KONTROL PANJANG ANGKUR BAUT

Panjang angkur tanam yang digunakan, 500

Kuat tekan beton, 20

Tegangan leleh baja, 400

Diameter angkur baut, d = 19

Panjang angkur tanam minimum yang diperlukan,

425


£425 < 500 ® AMAN (OK)

r2 =

fuv = Vu / ( n * Ab ) =

ff * r1 * m * fub =

fuv = Vu / ( n * Ab ) ff * r1 * m * fub

Tu1 =

ff * Tn = ff * f1 * Ab =

Tu1 ff * f1 * Ab

ft = 0.75 * fub =

f1 - r2 * fuv =

f2 =

ft f1 - r2 * fuv

ft f2

La =

fc' =

fy =

Lmin = fy / ( 4 * Ö fc' ) * d =

Lmin La



N

Nmm

N

MPa

MPa

mm

mm

mm

MPa

mm


LJ

0.95 ht aa

B If f



mm

mm

mm

mm

mm

MPa

MPa

mm

bh

bh

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

bh



N

N

mm

MPa

MPa

MPa

MPa

MPa

mm2

mm2

LJ

0.95 ht aa

B If f



mm

mm

mm

MPa

Nmm

Nmm

Nmm

N

MPa

N

N

mm3

mm2



N

MPa

N

N

N

mm

mm

MPa

N

N

MPa

MPa

mm2



MPa

MPa

N

N

MPa

MPa

MPa

mm

mm


[C]2011 : MNI Sambungan Aksial, Lentur dan Geser 13

PERHITUNGAN SAMBUNGAN AKSIAL LENTUR DAN GESER

1. DATA SAMBUNGAN

DATA KOORDINAT BAUT Profil baja : WF 400.200.8.13

No 400 mm

(mm) (mm) 200 mm

1 -50 -90 8 mm

2 50 -90 13 mm

3 -50 -30 r = 16 mm

4 50 -30 A = 8410

5 -50 30 237000000

6 50 30 17400000

7 -50 90 168 mm

8 50 90 45.4 mm

1190000

174000


xi yi ht =

bf =

tw =

tf =

mm2

Ix = mm4

Iy = mm4

rx =

ry =

Sx = mm3

Sy = mm3

tw

t f

ht

r

h2

bf

h1

h



BEBAN PADA SAMBUNGAN BEBAN SAMBUNGAN

Momen akibat beban terfaktor, 76500000 Nmm

Gaya geser akibat beban terfaktor, 82000 N

Gaya aksial akibat beban terfaktor, 39000 N

Eksentrisitas sambungan, 110 mm

PLAT SAMBUNG DATA PLAT SAMBUNG

Tegangan leleh baja, 240 MPa

Tegangan tarik putus plat, 370 MPa

Lebar plat sambung pada badan, 330 mm

Tebal plat sambung pada badan, 8 mm

Lebar plat sambung pada sayap, 220 mm

Tebal plat sambung pada sayap, 10 mm

Faktor reduksi kekuatan tarik atau lentur plat, 0.9

BAUT DATA BAUT

Jenis sambungan baut, Tipe baut : A-325

Tegangan tarik putus baut, 825 MPa

Diameter baut, d = 16 mm

Jumlah baut pada penampang kritis badan, n = 4 bh

Jumlah baut pada badan, 8 bh

Jumlah baut pada penampang kritis sayap, n' = 2 bh

Faktor reduksi kekuatan geser baut, 0.75

2. TAHANAN MOMEN DAN GESER

Modulus penampang plastis profil baja,

1285952

Luas penampang badan, 3200

Tahanan momen penampang, 277765632 Nmm

Tahanan geser penampang, 345600 N

Mu =

Vu =

Nu =

e =

fy =

fup =

hp =

tpw =

lp =

tpf =

f =

fub =

nw =

ff =

Zx = tw * ht2 / 4 + ( bf - tw ) * ( ht - tf ) * tf = mm3

Aw = ht * tw = mm2

f * Mn = f * fy * Zx =

ff * Vn = ff * 0.60 * fy * Aw =



3. KONTROL JUMLAH BAUT PADA BADAN




Jumlah bidang geser (untuk kondisi samb. ganda), m = 2


Tebal plat badan, 8 mm

Diameter baut, 16 mm


Tahanan geser nominal baut, 132701 N

Tahanan geser baut, 99526 N

Tahanan tumpu nominal plat, 113664 N

Tahanan tumpu plat, 85248 N

Jumlah baut minimum yg diperlukan pada penampang kritis badan,

Terhadap geser, 0.82 bh


£0.82 < 4 ® AMAN (OK)

Terhadap tumpu, 0.96 bh


£0.96 < 4 ® AMAN (OK)

4. KONTROL TEBAL PLAT SAMBUNG PADA BADAN

Luas bidang geser, 492.49


Diameter lubang baut, 18 mm

Tebal plat sambung minimum pada badan,

0.95 mm

Vu =

fub =

fup =

r1 =

tw =

d =

Ab = p / 4 * d2 = mm2

Vn = r1 * m * Ab * fub =

ff * Vn =

Rn = 2.4 * d * tw * fup =

ff * Rn =

nmin = Vu / ( ff * Vn ) =

nmin n

nmin = Vu / ( ff * Rn ) =

nmin n

Anv = Vu / ( ff * 0.60 * fup ) = mm2

d1 = d + 2 =

tpw min = Anv / [ 2 * ( hp - n * d1 ) ] =




£0.95 < 8 ® AMAN (OK)

5. KONTROL JUMLAH BAUT PADA SAYAP

Gaya tarik akibat momen, 186585 N

Kondisi sambungan baut geser tunggal, m = 1


Tahanan geser 1 baut, 49763 N

Tahanan tumpu 1 baut, 106560 N

Kekuatan 1 baut, 49763 N

Jumlah baut minimum yang diperlukan pada penampang kritis sayap,

1.87 bh


£ n'

1.87 < 2 ® AMAN (OK)

6. KONTROL TEBAL PLAT SAMBUNG PADA SAYAP

Luas penampang tarik plat, 560.32

Tebal minimum plat sambung pada sayap,

3.05 mm


£3.05 < 10 ® AMAN (OK)

7. GAYA PADA BAUT BADAN

Kapasitas momen pada badan,

25243551 Nmm

Momen tambahan akibat eksentrisitas, 9020000 Nmm

Momen total pada badan, 34263551 Nmm

Gaya pada masing-masing baut badan akibat momen dihitung sebagai berikut :

tpw min tpw

Tu = Mu / ( ht + tpf ) =

r1 =

ff * Vn = ff * r1 * m * Ab * fub =

ff * Rn = 2.4 * ff * d * tpf * fup =

ff * Tn =

n'min = Tu / ( 2 * ff * Tn ) =

n'min

Anf = Tu / ( f * fup ) = mm2

tpf min = Anf / ( lp - n' * d1 ) =

tpf min tpf

Muw = 1/6 * f * tpw * hp2 * fy * hp / ( ht + tpf ) =

DMu = Vu * e =

SMu = Muw + DMu =



Gaya pada arah x,

Gaya pada arah y,

GAYA-GAYA PADA MASING-MASING BAUT

No

(mm) (mm) (N) (N)

1 -50 -90 2500 8100 -30592 -55066

2 50 -90 2500 8100 30592 -55066

3 -50 -30 2500 900 -30592 -18355

4 50 -30 2500 900 30592 -18355

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, 8

Gaya tambahan pada baut badan akibat gaya geser dan gaya aksial,

Gaya tambahan akibat gaya geser arah vertikal (arah y),

10250 N

Gaya tambahan akibat gaya aksial arah horisontal (arah x),

4875 N

Resultan gaya pada baut badan,

No

(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

Ruxi = ( SMu ) * yi / ( Sx2 + Sy2 )

Ruyi = ( SMu ) * xi / ( Sx2 + Sy2 )

xi yi xi2 yi

2 Ruyi Ruxi

(mm2) (mm2)

S =

nw =

DPuvi = Puv / nw =

DPuhi = Puh / nw =

Rui = √ [ ( Ruxi + DPuhi )2 + ( Ruyi + DPuvi )2 ]

Ruyi+DPuvi Ruxi+DPuhi Rui



7 -20342 59941 63299

8 40842 59941 72533

72533 N

8. KONTROL KEKUATAN BAUT PADA BADAN

8.1. TERHADAP GESER


Kondisi sambungan baut geser ganda, maka nilai m = 2



Faktor reduksi kekuatan geser, 0.75

Tahanan geser nominal 1 baut, 132701 N

Tahanan geser 1 baut, 99526 N


£72533 < 99526 ® AMAN (OK)

8.2. TERHADAP TUMPU

Gaya tumpu akibat beban terfaktor, 72533 N


Tebal plat badan, 8 mm


Tahanan tumpu nominal plat, 113664 N

Tahanan tumpu plat, 85248 N


£72533 < 85248 ® AMAN (OK)

Ru max =

Vu = Ru max =

r1 =

Ab = p / 4 * d2 = mm2

ff =

Vn = r1 * m * Ab * fub =

ff * Vn =

Vu ff * Vn

Rd = Ru max =

tw =

fup =

Rn = 2.4 * d * tw * fup =

ff * Rn =

Rd ff * Rn


[C]2011 : MNI Sambungan Lentur dan Geser 19

PERHITUNGAN SAMBUNGAN LENTUR DAN GESER

1. DATA SAMBUNGAN


Momen akibat beban terfaktor, 58300000 Nmm

1.1. BAUT

Jenis baut yang digunakan, Tipe baut : A-325


Diameter baut d = 19 mm

Jarak antara baut, a = 60 mm

Jumlah baut dalam satu baris, 2 bh

Jumlah baris baut, 7 baris


Vu =

Mu =

fub =

nx =

ny =



Faktor reduksi kekuatan tarik baut, 0.75

Faktor reduksi kekuatan geser baut, 0.75

1.2. PLAT SAMBUNG

Tegangan leleh plat, 240 MPa


Lebar plat sambung, b = 175 mm

Tebal plat sambung, t = 10 mm

2. LETAK GARIS NETRAL

Jumlah baut total, 14 bh

Tinggi plat sambung, 420 mm

Lebar plat sambung ekivalen sebagai pengganti baut tarik,

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,

( persamaan kuadrat dalam x )

= 61

= -55125

ft =

ff =

fy =

fup =

n = nx * ny =

h = ny * a =

d = nx * ( p / 4 * D2 ) / a =

1/2 * b' * (h - x)2 = 1/2. d * x2

(b' - d) / 2 * x2 - b' * h * x + 1/2 * b' * h2 = 0

(b' - d) / 2 * x2 - b' * h * x + 1/2 * b' * h2 = 0

Ax = (b' - d)/2

Bx = - b' * h

2

3

hx

b b'a/2

a

a

a

a

a

a

a/2

d 1

h-x

Tu



= 11576250

= 218813303

→ 331.14 mm

3. TEGANGAN YANG TERJADI PADA BAUT

Persamaan hubungan tegangan, ← pers. (1)

← pers. (2)

Persamaan momen :

maka diperoleh : ← pers. (3)

Tegangan pada masing-masing baris baut dihitung sebagai berikut :

Tegangan tarik pada sisi atas plat sambung,

Dari pers. (3) : 133.06 MPa

Tegangan tekan pada sisi bawah plat sambung,


Tegangan tarik pada baut baris teratas,


Tegangan tarik putus pada baut dan plat :



4. GAYA TARIK PADA BAUT

Gaya tarik yang terjadi pada baut baris teratas, 68618 N

Gaya tarik yang ditahan satu baut, 34309 N


Tahanan tarik nominal satu baut, 175433 N

Tahanan tarik satu baut, 131575 N


£34309 < 131575 ® AMAN (OK)

Cx = 1/2 * b' * h2

Dx = Bx2 - 4 * Ax * Cx

x = [ - Bx - Ö Dx ] / ( 2 * Ax ) =

3 = (h - x) / x * 1

2 = ( x - a / 2 ) / x * 1

1/2 * (h - x) * b' * 3 * 2/3 * ( h - x ) + 1/2 * x * d * 1 * 2/3 * x = Mu

1/2 * (h - x) * b' * (h - x) / x * 1 * 2/3 * ( h - x ) + 1/2 * x * d * 1 * 2/3 * x = Mu

1 = 3 * Mu / [ ( h - x )3 / x * b' + x2 * d ]

1 = 3 * Mu / [ ( h - x )3 / x * b' + x2 * d ] =

3 = ( h - x ) / x * 1 =

2 = ( x - a / 2 ) / x * 1 =

fub =

fup =

Tu = 2 * a * d =

Tu1 = Tu / nx =

Ab = p / 4 * d2 = mm2

Tn = 0.75 * Ab * fub =

ft * Tn =

Tu1 ft * Tn



5. GAYA GESER PADA BAUT

Gaya geser yang ditahan oleh satu baut, 25286 N

Kondisi sambungan baut geser tunggal, maka nilai m = 1



Tahanan geser nominal baut, 93564 N

Tahanan geser baut, 70173 N


£25286 < 70173 ® AMAN (OK)

6. GAYA TUMPU PADA BAUT

Gaya tumpu yang ditahan satu baut, 25286 N


Tebal plat sambung, t = 10 mm


Tahanan tumpu nominal, 168720 N

Tahanan tumpu, 126540 N


£25286 < 126540 ® AMAN (OK)

7. KOMBINASI GESER DAN TARIK

807 MPa

621 MPa


Tegangan geser yang terjadi, 89.18 MPa

Vs1 = Vu / n =

r1 =

Ab = p / 4 * d2 = mm2

Vn = r1 * m * Ab * fub =

ff * Vn =

Vs1 ff * Vn

Rs1 = Vs1 =

fup =

Rn = 2.4 * d * t * fup =

ff * Rn =

Rs1 ff * Rn

Konstanta tegangan (f1) untuk baut mutu tinggi, f1 =

Konstanta tegangan (f2) untuk baut mutu tinggi, f2 =

r2 =

fuv = Vu / ( n * Ab ) =



Tahanan geser baut, 247.50 MPa


£89.18 < 247.50 ® AMAN (OK)

Gaya tarik yang tejadi, 34309 N

Tahanan tarik baut, 171606 N


£34309 < 171606 ® AMAN (OK)

Tegangan tarik, 618.75 MPa

Nilai tegangan kombinasi, 637.55 MPa


£618.75 < 637.55 ® AMAN (OK)


£618.75 < 621.00 ® AMAN (OK)

ff * r1 * m * fub =

fuv = Vu / ( n * Ab ) ff * r1 * m * fub

Tu1 =

ff * Tn = ff * f1 * Ab =

Tu1 ff * Tn

ft = 0.75 * fub =

f1 - r2 * fuv =

ft f1 - r2 * fuv

ft f2

cinnection bearing

Documents