Soal Latihan Kel.1 1-4 Baut

SOAL – SOAL LATIHAN KONSTRUKSI BAJA I

1

KELOMPOK

1

TEKNIK SIPIL DIV REKAYASA JALAN DAN JEMBATAN POLITEKNIK NEGERI SAMARINDA

RIZAL FEBRI K. (10 643 001) ESMU PRAMONO (10 643 002) RISKA M.( 10 643 003) FAJRI TRIADI (10 643 004) SANDI H.S.A.P (10 643 005) GUSTI DENI S. (10 643 006) SITI HAMIDAH (10 643 007) ANDRE DWI P. (10 643 008)

MATERI TUGAS : SAMBUNGAN BAUT PADA KONSTRUKSI BAJA OLEH KELOMPOK 1

NAMA ANGGOTA KELOMPOK 1:

NO. 1 - 4


2

KELOMPOK

1


Hitunglah beban kerja layan yang dapat dipikul oleh komponen struktur tarik berikut ini, jika baut yang digunakan adalah baut mutu tinggi A325 berdiameter ¾ “ dengan ulir di luar bidang geser, sedangkan mutu pelat baja adalah BJ 37. Diketahui pula bahwa perbandingan beban hidup dan beban mati 3 (L/D = 3)

Gambar P.6.1 DIKETAHUI :

Batang mutu tinggi A325 berukuran 10 mm x 160 mm berdiameter 3 4⁄ "

Dengan Ulir diluar bidang geser 𝑟1 = 0,5 Digunakan BJ 37 𝑓𝑦 = 240 MPa

𝑓𝑢 = 370 MPa

Perbandingan antara beban hidup dan beban mati adalah ∶ 3, atau L

D= 3

DITANYAKAN : Beban Kerja Layan yang dapat dipikul oleh komponen struktur tarik

t = 10 mm

60 40

50

60

60

50


3

KELOMPOK

1


PENYELESAIAN SOAL 6.1 Menganalisa kondisi tahanan tarik rencana :

Luas Kotor, Ag = (10 mm). (160 mm)

Luas Kotor, Ag = 1600 mm2

Lebar Lubang berdiameter 34⁄ " dikonversikan menjadi mm yaitu

= 19,05 mm (kalkulator atau aplikasi konversi pada komputer) 𝐴𝑛 = 𝐴𝑔 – 𝑛. 𝑑. 𝑡

𝐴𝑛 = 1600 − (2)(19,05 + 3,2)(10) 𝐴𝑛 = 1155 mm2 𝑀𝑎𝑥. 𝐴𝑛 = 0,85Ag = 0,85 (1600) = 1360 mm2

𝐴𝑒 = 𝐴𝑛 = 1155 mm2

Kondisi Leleh

𝑇𝑛 = ∅ . 𝐴𝑔 . 𝑓𝑦 𝑇𝑛 = 0.9 . (1600). (240) 𝑇𝑛 = 345600 N 𝑇𝑛 = 𝟑𝟒, 𝟓𝟔 𝐭𝐨𝐧

Kondisi Fraktur

𝑇𝑛 = ∅ . 𝐴𝑒 . 𝑓𝑢 𝑇𝑛 = 0.75. (1155). (370) 𝑇𝑛 = 320512,5 N

t = 10 mm

60 40

50

60

60

50

160

t = 10 mm


4

KELOMPOK

1


𝑇𝑛 = 𝟑𝟐, 𝟎𝟓 𝐭𝐨𝐧 Menganalisa kondisi tahanan baut :

Kondisi Geser

∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 0,5 . 𝑓𝑢𝑏. 𝑚 . 𝐴𝑏 = 0,75 . (0,5). (825) . (1) . (

1

4. 𝜋 . 19,052)

∅. 𝑅𝑛 = 8,82 𝑡𝑜𝑛/𝑏𝑎𝑢𝑡

Kondisi Tumpu

∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 2,4 . 𝑑𝑏. 𝑡𝑝. 𝑓𝑢

𝑝= 0,75 . (2,4). (19,05) . (10) . (370)

∅. 𝑅𝑛 = 12,96 𝑡𝑜𝑛/𝑏𝑎𝑢𝑡 Tahanan geser menentukan, sehingga tahanan untuk 4 baut :

∅. 𝑇𝑛 = 4 × 8,82 = 𝟑𝟓, 𝟐𝟖 ton

Dari baut, beban maksimal yang mampu dipikul adalah 𝟑𝟓, 𝟐𝟖 ton, sedangkan pada plat

(Leleh dan Fraktur) adalah 𝟑𝟒, 𝟓𝟔 𝐭𝐨𝐧 dan 𝟑𝟐, 𝟎𝟓 𝐭𝐨𝐧, sehingga beban yang digunakan adalah 32,05 ton.

Menentukan jumlah beban kerja yang dapat dipikul struktur tsb :

∅ . 𝑇𝑛 ≥ 𝑇𝑢

32,05 ≥ 1,2D + 1,6L L

D= 3 L = 3D

32,05 ≥ 1,2D + 1,6(3D) 32,05 ≥ 1,2D + 4,8D 32,05 ≥ 6D 6D ≤ 32,05

D ≤ 32,05

6

D ≤ 5,34 ton, sehingga L ≤ 3. 5,34 = 16,02 ton

Jadi, beban kerja layan yang mampu dipikul oleh komponen struktur tarik tersebut adalah 𝐃 +𝐋 = 𝟓, 𝟑𝟒 + 𝟏𝟔, 𝟎𝟐 = 𝟐𝟏, 𝟑𝟔 𝐭𝐨𝐧


5

KELOMPOK

1


Dua buah pelat setebal 20 mm disambung dengan suatu pelat sambung setebal 10 mm seperti tampak dalam gambar. Baut yang diapakai sebagai alat pengencang adalah baut A325 berdiameter 5/8’’ dengan ulir di luar bidang geser. Mutu pelat baja adalah BJ 37. Hitunglah tahanan tarik rencana yang diperbolehkan bekerja pada komponen struktur tersebut!

Gambar P.6.2 DIKETAHUI :

Suatu plat sambung setebal 10 mm x 140 mm dengan baut A325 berdiameter 5 8⁄ "


𝑓𝑢 = 370 MPa DITANYAKAN : Tahanan tarik rencana yang diperbolehkan bekerja pada komponen struktur tsb. PENYELESAIAN SOAL 6.2

40 50 50 40

40

60

40

t = 10 mm

20 mm


6

KELOMPOK

1


Menganalisa kondisi tahanan tarik rencana :

Bidang sambung dari potongan berikut terdiri dari dua (2) bidang geser dengan asumsi bahwa yang menentukan adalah plat dengan tebal terkecil yaitu = 10 mm.

Luas Kotor, Ag = (10 mm). (140 mm)

Luas Kotor, Ag = 1400 mm2

Lebar Lubang berdiameter 58⁄ " dikonversikan menjadi mm yaitu = 15,875 mm

(kalkulator atau aplikasi konversi pada komputer)

𝐴𝑛 = 𝐴𝑔 – 𝑛. 𝑑. 𝑡

𝐴𝑛 = 1400 − (2)(15,875 + 3,2)(10) 𝐴𝑛 = 1018,5 mm2 𝑀𝑎𝑥. 𝐴𝑛 = 0,85Ag = 0,85 (1400) = 1190 mm2

𝐴𝑒 = 𝐴𝑛 = 1018,5 mm2 Kondisi Leleh

𝑇𝑛 = ∅ . 𝐴𝑔 . 𝑓𝑦 𝑇𝑛 = 0.9 . (1400). (240) 𝑇𝑛 = 302400 N 𝑇𝑛 = 𝟑𝟎, 𝟐𝟒 𝐭𝐨𝐧

Kondisi Fraktur

40 50 50 40

40

60

40

20 mm

140

t = 10 mm


7

KELOMPOK

1


𝑇𝑛 = ∅ . 𝐴𝑒 . 𝑓𝑢 𝑇𝑛 = 0.75. (1018,5). (370) 𝑇𝑛 = 282633,75 N 𝑇𝑛 = 𝟐𝟖, 𝟐𝟔 𝐭𝐨𝐧

Menganalisa kondisi tahanan baut :

Kondisi Geser

∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 0,5 . 𝑓𝑢𝑏. 𝑚 . 𝐴𝑏 = 0,75 . (0,5). (825) . (2) . (

1

4. 𝜋 . 15,8752)


Kondisi Tumpu ∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 2,4 . 𝑑𝑏. 𝑡𝑝. 𝑓𝑢

𝑏 = 0,75 . (2,4). (15,875) . (10) . (370) ∅. 𝑅𝑛 = 10,57 𝑡𝑜𝑛/𝑏𝑎𝑢𝑡

Kondisi Tarik

∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 0,75 . 𝑓𝑢𝑏. 𝐴𝑏 = 0,75 . (0,75). (825) . (10) . (

1

4. 𝜋 . 15,8752)

∅. 𝑅𝑛 = 9,18 𝑡𝑜𝑛/𝑏𝑎𝑢𝑡 Tahanan tarik menentukan, sehingga tahanan untuk 4 baut :

∅. 𝑇𝑛 = 4 × 9,18 = 𝟑𝟔, 𝟕𝟐 ton

∅ . 𝑅𝑛 ≥ 𝑅𝑛 ∅ . 𝑅𝑛 ≥ 28,26 OK!

Berdasarkan analisa yang sudah dilakukan maka tahanan tarik fraktur yang menentukan yaitu gaya sebesar 𝟐𝟖, 𝟐𝟔 𝐭𝐨𝐧


8

KELOMPOK

1


Tentukan jumlah baut yang diperlukan untuk menahan gaya tarik sekuat profil ┘└ 100.100.10 seperti tampak dalam gambar, untuk beberapa tipe sambungan sebagai berikut :

Kasus Mutu baja baut Tipe Sambungan

A BJ 37 ¾ “ – A 325 Ulir di luar bidang geser B BJ 37 ¾ “ – A 325 Sambungan tanpa slip C BJ 37 7/8 “ – A 325 Ulir di dalam bidang

geser D BJ 37 7/8 “ – A 325 Sambungan tanpa slip

Gambar P.6.3 DIKETAHUI : Diatas (gambar dan soal ) DITANYAKAN : Jumlah baut sesuai dengan beberapa kondisi diatas !

Periksa Plat

Ag = 19,2 cm = 1920 mm2 ( dilihat dalam tabel ) An = Ag - n . db . tp An = 1920 – 2 (19,05 + 3,2) . 10 = 1475,6 mm2 Max . An = 0,85 . Ag = 1920 . 0,85 = 1632 mm2 Ae = An = 1475,6 mm2

TT

100.100.10

t = 12 mm


9

KELOMPOK

1


Kondisi Leleh ∅ . 𝑅𝑛 = ∅ . 𝑓𝑦 . 𝐴𝑔 = 0,9 . 240 . 1920 = 414720 N = 41,47 𝑡𝑜𝑛 Kondisi Fraktur

∅ . Rn = ∅ . 𝑓𝑢 . 𝐴𝑒 = 0,75 . 370 . 1475,6 = 409479 N = 40,95 ton Jadi jumlah baut dihitung berdasarkan gaya = 40,95 ton

KASUS (A)

Perencanaan baut ( tinjau tahanan baut )

(diameter baut(3/4”= 19,05mm dan tipe sambungan ulir di luar bidang geser )

Kondisi Geser

∅ . 𝑅𝑛 = ∅ . 0,5 . 𝑓𝑢p . M . Ab = 0,75 . 0,5 .825 . 2 ( ¼ . 𝜋 . 19,052 ) = 176268,55 N/baut = 17,63 ton

Kondisi Tumpu ∅ . 𝑅𝑛 = ∅ . 2,4 . 𝑑𝑏 . 𝑡𝑝 . 𝑓𝑢p = 0,75 . 2,4 . 19,05 . 10 . 370 = 126873 N/baut = 12,69 ton/baut

Tahapan tumpu yang menentukan :

Σ baut diperlukan = 40,95

12,69= 3,23 𝑏𝑎𝑢𝑡 = 4 𝑏𝑎𝑢𝑡

1,5 db = 1,5 . 19,05 = 28,575 mm = 30mm 3 db = 3 . 19,05 = 57,15 mm = 60 𝑚𝑚


10

KELOMPOK

1


Cek keruntuhan geser blok 𝐴𝑛𝑣 = 2 [90 − 1,5(19,05 + 3,2)]10 = 1132,5 𝑚𝑚2 𝐴𝑛𝑡 = 2 [30 − 0,5(19,05 + 3,2)]10 = 377,5 𝑚𝑚2 0,6 . 𝑓𝑛 . 𝐴𝑛𝑣 = 0,6 . 370 . 1132,5 = 251415 𝑁 = 25,14 𝑡𝑜𝑛 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑡 = 370 . 377,5 = 139675 𝑁 = 13,97 𝑡𝑜𝑛 Karena 𝟎, 𝟔 . 𝒇𝒖 . 𝑨𝒏𝒗 > 𝐹𝑢 . 𝐴𝑛𝑡 ∅ . 𝑅𝑏𝑠 = ∅ ( 0,6 . 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑣 + 𝑓𝑦 . 𝐴𝑔𝑡 ) = 0,75 ( 0,6 . 370 . 1132,5 + 240 . 60 . 10) = 296561,25 N = 29,66 ton KASUS (B) Sambungan tanpa slip 𝑉𝑑 = ∅ . 𝑉𝑛 𝑉𝑑 = 1,13 . ∅ . 𝜇 . 𝑚 . 𝑝𝑟𝑜𝑜𝑓 𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑉𝑑 = 1,13 . 0,70 . 0,35 . 2 . 825 𝑉𝑑 = 456,80 𝑀𝑝𝑎 KASUS (C)

Perencanaan baut (tinjauan baut)

(diameter baut(7/8”=22,225mm dan tipe sambungan ulir di dalam bidang geser )

Kondisi Geser (∅ . 𝑅𝑛)

= ∅ . 0,4 . 𝑓𝑢b . 𝑚 . Ab

= 0,75 . 0,4 . 825 . 2( 1

4 . 𝜋. 22,2252)

= 191936,86 N/baut = 19,19 ton/baut

Kondisi Tumpu (∅ . 𝑅𝑛)

30

30

40

60

30

100

30


11

KELOMPOK

1


= ∅ . 2,4 . 𝑑𝑏 . 𝑡𝑝 . 𝑓𝑢p = 0,75 . 2,4 . 22,225 .10 . 370 = 148018,5 N/baut = 14,80 ton/baut

Tahanan tumpu menentukan !

Σ baut yang diperlukan = 40,95

14,80= 2,27 = 4 𝑏𝑎𝑢𝑡

1,5 db = 1,5 . 22,225 = 33,34 mm = 35 mm 3 db = 3. 22,225 = 66,68 mm = 70 mm Cek keruntuhan geser balok

𝐴𝑛𝑣 = 2 [105 − 1,5 (22,225 + 3,2)]10 = 668,63 𝑚𝑚2 𝐴𝑛𝑡 = 2 [35 − 0,5 (22,225 + 3,2)]10 = 222,88 𝑚𝑚2

0,6 . 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑣 = 0,6 . 370 . 668, 63 = 148435,86 𝑁 = 14,84 𝑡𝑜𝑛 𝐹𝑢 . 𝐴𝑛𝑡 = 370 . 222,88 = 82465,8 𝑁 = 8,25 𝑡𝑜𝑛

Karena 0,6 . 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑣 > 𝐹𝑢 . 𝐴𝑛𝑡 ∅ . 𝑅𝑏𝑠 = ∅ ( 0,6 . 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑣 + 𝑓𝑦 . 𝐴𝑔𝑡 )

= 0,75 ( 0,6 . 370 . 668,63 + 240 . 70 . 10) = 237326,90 N

= 23,73 ton

KASUS (D) Sambungan tanpa slip

𝑉𝑑 = ∅ . 𝑉𝑛 𝑉𝑑 = 1,13 . ∅ . 𝜇 . 𝑚 . 𝑃𝑟𝑜𝑜𝑓 𝑙𝑜𝑎𝑑 𝑉𝑑 = 1,13 . 0,70 . 0,35 . 2. 825 𝑉𝑑 = 456, 80 𝑀𝑃𝑎

35

30

70

35

100

35

35


12

KELOMPOK

1


Sebuah batang tarik dari siku tunggal 120.120.12 (BJ 37) digunakan untuk menahan gaya tarik yang terdiri dari 40 kN beban mati dan 120 kN beban hidup. Asumsikan tebal pelat sambung adalah 12 mm. Jika digunakan baut A325 berdiameter ½ ‘’ dengan ulir di luar bidang geser, hitunglah jumlah baut yang dibutuhkan!

DIKETAHUI : Sebuah batang tarik dari siku tunggal 120.120.12 𝑁𝐷 = 40 kN

𝑁𝐿 = 120 kN dengan baut A325 berdiameter 1 2⁄ "


𝑓𝑢 = 370 MPa DITANYAKAN : Jumlah baut yang dibutuhkan ! PENYELESAIAN SOAL 6.4 Menghitung beban tarik terfaktor 𝑇𝑢

L 120.120.1220 3 @ 40 mm

20

80

120

20

20


13

KELOMPOK

1


𝑇𝑢 = 1.2𝐷 + 1.6𝐿 𝑇𝑢 = 1.2(40) + 1.6(120) 𝑇𝑢 = 48 + 192 𝑇𝑢 = 240 kN 𝑇𝑢 = 24 ton

Menghitung perencanaan plat dengan analisa batang tarik

Ag = 2750 mm2 berdasarkan Tabel Profil Baja

𝐴𝑛 = 𝐴𝑔 – 𝑛. 𝑑. 𝑡 𝐴𝑛 = 2750 − 2 (12,7 + 3,2)12 𝐴𝑛 = = 2368,4 mm2 𝑀𝑎𝑥. 𝐴𝑛 = 0,85Ag = 0,85 (2750) = 2337,5 mm2

𝐴𝑒 = 𝐴𝑛 = 2337,5 mm2

Kondisi Leleh

𝑇𝑛 = ∅ . 𝐴𝑔 . 𝑓𝑦

𝑇𝑛 = 0.9 . (2750). (240) 𝑇𝑛 = 594000 N 𝑇𝑛 = 𝟓𝟗, 𝟒 𝐭𝐨𝐧

Kondisi Fraktur

𝑇𝑛 = ∅ . 𝐴𝑒 . 𝑓𝑢 𝑇𝑛 = 0.75. (2337,5). (370) 𝑇𝑛 = 648656,25 N 𝑇𝑛 = 𝟔𝟒, 𝟖𝟕 𝐭𝐨𝐧

∅ . 𝑇𝑛 ≥ 𝑇𝑢 59,4 ≥ 24 OK!

Menganalisa kondisi tahanan baut :

Kondisi Geser

∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 0,5 . 𝑓𝑢𝑏. 𝑚 . 𝐴𝑏 = 0,75 . (0,5). (825) . (2) . (

1

4. 𝜋 . 12,72)


Kondisi Tumpu


14

KELOMPOK

1


∅. 𝑅𝑛 = ∅ . 2,4 . 𝑑𝑏. 𝑡𝑝. 𝑓𝑢

𝑏 = 0,75 . (2,4). (12,7) . (12) . (370) ∅. 𝑅𝑛 = 10,15 𝑡𝑜𝑛/𝑏𝑎𝑢𝑡

Perencanaan Baut :

∅. 𝑇𝑛 = 4 × 9,18 = 𝟑𝟔, 𝟕𝟐 ton

Σ 𝑏𝑎𝑢𝑡 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑝𝑒𝑟𝑜𝑙𝑒ℎ

= 24

3,92= 6,12 ≈ 8 𝑏𝑎𝑢𝑡

1,5 db = 19, 05 mm = 20 mm 3 𝑑𝑏 = 38,1 mm = 40 𝑚𝑚

Keruntuhan Geser Blok : 𝐴𝑛𝑣 = 2 (140 − 3,5 (12,7 + 3,2). 12 = 2024,4 𝐴𝑛𝑡 = 2 (130 − 0,5 (12,7 + 3,2). 12 = 289,2 0,6. 𝑓𝑢. 𝐴𝑛𝑣 = 0,6 .370 .2044,4 = 44,94 ton 𝑓𝑢. 𝐴𝑛𝑡 = 370 .289,2 = 10,7 ton

Karena 0,6. 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑣 > 𝑓𝑢 . 𝐴𝑛𝑡 maka kondisi geser tarik leleh menentukan : ∅𝑅𝑏𝑠 = ∅ (0,6. 𝑓𝑢. 𝐴𝑛𝑣 + 𝑓𝑦 . 𝐴𝑔𝑡)

= 0,75(0,6. 370 . 2044,4 + 240.40.12) = 42,35 ton

Syarat :

Profil 120.120.1220 3 @ 80 mm

20

80

120

20

20


15

KELOMPOK

1


∅𝑅𝑏𝑠 ≤ 𝑇𝑢 42,35 ≤ 24 OK !!

Documents

Soal Latihan Kel.1 1-4 Baut