desainuntukstabilitasberdasarkan sni 1729:2015 · pdf filestruktur; gunakan1.0...
Post on 06-Feb-2018
231 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Bambang Suryoatmono - Unpar
Short Course HAKI – Malang – 26 September 2015
Desain untuk Stabilitas
• Metode Analisis Langsung (direct analysis
method) (AISC Ch. C): dapat digunakan untuk
semua struktur
• Metode Panjang Efektif: ada pembatasan
(lihat AISC App. 7)
• Metode Analisis Orde Pertama: ada
pembatasan (lihat AISC App. 7)
Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:20152
Metode Analisis Langsung
• Perhitungan kekuatan yang diperlukan. – Analisisnya harus:
• Meninjau deformasi lentur, geser, aksial, dan sambungan
• Memperhitungkan efek P-∆ dan P-δ dengan analisis orde kedua atau pendekatan analisis orde ke dua (metode B1-B2)
• Memperhitungkan semua beban gravitasi dan beban lain yang mempengaruhi stabilitas struktur
• Menggunakan kombinasi pembebanan LRFD
– Ketidaksempurnaan awal harus ditinjau
– Kekakuan harus dikoreksi
• Perhitungan kekuatan yang tersedia: denganmenggunakan K = 1
3Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Efek P-delta
δδδδ
P
Pada kolom tak bergoyang
disebut efek P-δ
Pada kolom bergoyang
disebut efek P-∆
∆∆∆∆ P
4Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Ketidaksempurnaan Awal
• Pemodelan langsung ketidaksempurnaan: struktur dianalisis dengan titik-titik potongankomponen struktur terletak bukan pada lokasinominalnya. – Besarnya harus maksimum yang ditinjau dalam
desain.
– Polanya harus memberikan efek yang paling membahayakan stabilitas.
• Penggunaan beban imajinatif (notional load) untuk merepresentasikan ketidaksempurnaan:– Beban imajinatif diterapkan pada struktur dengan
geometri nominal
6Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Beban Imajinatif
• Beban imajinatif diterapkan sebagai beban lateral pada semua level, sebagai tambahan dari bebanlateral yang ada, dan harus ditambahkan padasemua kombinasi pembebanan. Besarnya:
Ni = 0.002αYi
α = 1 untuk LRFD
Ni = beban imajinatif yang diterapkan pada level I
Yi = beban gravitasi di level i dari kombinasipembebanan LRFD
7Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Beban Imajinatif
• Beban imajinatif di setiap level harus didistribusikan padalevel tersebut dengan cara sama seperti beban gravitasi di level tersebut. Beban tersebut harus diterapkan dalam arahyang memberikan efek tidak stabil terbesar.
• Koefisien 0.002 didasarkan atas rasio ketidaktegakan 1/500. Untuk kasus rasio yang lain, koefisien tersebut dapatdisesuaikan secara proporsional
• Untuk struktur dengan rasio antara drift orde ke dua dandrift orde pertama maksimum (keduanya dihitung dengankombinasi pembebanan LRFD, dengan kekakuan telahdikoreksi) di semua tingkat < 1.7, Ni dapat diterapkan padakombinasi pembebanan gravitasi saja, tidak pada kombinasipembebanan yang meliputi beban lateral lainnya.
Metode Analisis Langsung8
Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Koreksi Kekakuan
• Faktor 0.80 harus digunakan pada semua kekakuanyang berkontribusi pada stabilitas struktur. Faktor inidapat digunakan pada semua kekakuan pada struktur.
• Faktor tambahan τb diterapkan pada kekakuan lentursemua komponen struktur yang dianggap berkontribusipada stabilitas struktur.– Apabila αPr/Py < 0.5, maka τb = 1.0
– Apabila αPr/Py > 0.5, maka τb = 4(αPr/Py)[1- αPr/Py ]
α = 1.0 = faktor koreksi level gaya
Pr = kekuatan tekan aksial yang diperlukan dengankombinasi pembebanan LRFD
Py = kekuatan leleh aksial = Fy Ag
Desain terhadap Stabilitas9
Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Metode Panjang Efektif
• Hanya dapat digunakan apabila kedua syarat
berikut ini dipenuhi:
– Beban gravitasi terutama dipikul oleh kolom,
dinding, atau rangka
– Rasio drift orde 2/drift orde 1 maksimum di semua
tingkat akibat kombinasi pembebanan LRFD < 1.5.
Rasio ini dapat diambil = B2,
�� = ��� 1.0,1
1 −� ����
�� ����10
Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Metode Panjang Efektif (lanjutan)
• Perhitungan kekuatan yang diperlukan:– Dihitung dengan menggunakan kekakuan nominal
(tidak direduksi)
– Beban imajinatif seperti pada Metode AnalisisLangsung diterapkan pada struktur, hanya padakombinasi pembebanan gravitasi
• Perhitungan kekuatan yang tersedia:– Untuk struktur yang ketahanan lateralnya tidak
bergantung pada kolom (sistem berbreis, dindinggeser, dan lain-lain): K = 1
– Untuk struktur sistem rangka, K dicari dengan analisistekuk bergoyang
11Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Faktor B2
• B2 adalah pengali untuk memperhitungkan efek P-∆, yang ditentukan untuk semua tingkat pada struktur dan setiaparah translasi lateral di titik tersebut.
• Pstory = beban vertikal total yang dipikul tingkat tersebutdengan menggunakan kombinasi LRFD termasuk beban di kolom yang bukan merupakan sistem penahan gaya lateral
• Pe story = kekuatan tekuk kritis elastis untuk tingkat tersebutdalam arah translasi yang sedang ditinjau, yang ditentukandengan analisis tekuk bergoyang, atau dengan
�� ���� = ��
��
Δ�
RM = 1 – 0.15(Pmf/Pstory)
12Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Faktor B2 (lanjutan)
• L = tinggi tingkat
• Pmf = beban vertikal total di kolom-kolom yang merupakan bagian dari rangka momen, jika ada, dalamarah translasi yang sedang ditinjau (= 0 untuk sistemrangka berbreis
• ∆H = drift antar tingkat orde1 dalam arah translasi yang sedang ditinjau akibat beban lateral, yang dihitungdengan menggunakan kekakuan yang harus digunakandalam analisis
• H = gaya geser tingkat dalam arah translasi yang sedang ditinjau, yang diakibatkan oleh gaya-gaya yang digunakan dalam menghitung ∆H
13Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Metode Analisis Orde Pertama
• Hanya dapat digunakan apabila ketiga syarat berikut initerpenuhi:– Beban gravitasi terutama dipikul oleh: kolom, dinding, atau
rangka
– Rasio drift orde2/drift orde1 maksimum di semua tingkatakibat kombinasi pembebanan LRFD < 1.5. Rasio ini dapatdiambil = B2
– Kekuatan tekan aksial yang dibutuhkan pada semuakomponen struktur yang kekakuan lenturnya berkontribusipada stabilitas lateral struktur memenuhi:
�� ≤ 0.5��
Pr = kekuatan tekan aksial yang dibutuhkan dari kombinasipembebanan LRFD
Py = FyA
14Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Metode Analisis Orde Pertama
(lanjutan)
• Perhitungan kekuatan yang diperlukan:
– Dihitung dengan menggunakan analisis orde pertama yang memperhitungkan deformasi lentur, aksial, dan geser
– Beban imajinatif diterapkan pada struktur pada semuakombinasi pembebanan LRFD:
�� = max 2.1Δ
�"� , 0.0042"�
Yi = beban gravitasi yang diterapkan pada level i dari kombinasipembebanan LRFD
∆/L = rasio maksimum ∆/L untuk semua tingkat pada struktur
∆ = drift antar tingkat orde1 akibat kombinasi pembebanan LRFD
L = tinggi tingkat
– Faktor amplifikasi untuk momen balok kolom takbergoyang B1 harus digunakan untuk momen total 15
Metode Analisis Orde Pertama
(lanjutan)
• Perhitungan kekuatan yang tersedia:
– Semua komponen struktur dihitung dengan
menggunakan faktor panjang efektif K = 1
16Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Faktor B1
• B1 = faktor pengali untuk memperhitungkan
efek P-δ yang ditentukan untuk setiap
komponen struktur tekan dan lentur. B1
diambil = 1 untuk komponen struktur yang
tidak mengalami tekan
�$ = ���%&
1 −��
��$
, 1.0
17Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Faktor B1 (lanjutan)
• Pe1 = kekuatan tekuk kritis elastis di bidang lentur yang dihitungdengan asumsi tidak ada translasi lateral di kedua ujung komponenstruktur
��$ ='�()∗
+$� �
EI* = rigiditas lentur yang harus digunakan dalam analisis (=0.8τbEIapabila metode analisis langsung digunakan, = EI untuk metodepanjang efektif dan metode analisis orde 1)
E = modulus elastisitas baja
I = momen inersia di bidang lentur
L = panjang komponen struktur
K1 = faktor panjang efektif di bidang lentur, yang dihitung denganasumsi tidak ada translasi lateral di kedua ujung komponenstruktur; gunakan 1.0 apabila tidak ada analisis yang menjustifikasinilai < 1.0.
18Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Faktor Cm di dalam B1
• Bila tidak ada beban transversal:
M1 = momen ujung dg harga mutlak terkecil
M2 = momen ujung dg harga mutlak terbesar
Keduanya dihitung dengan analisis orde 1
• Bila ada beban transversal:
dihitung dengan analitis, atau ambil Cm = 1.0
−=
2
14.06.0
M
MCm
19Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Tanda M1/M2 di dalam Cm
0
2
1 <M
M0
2
1 >M
M
Kelengkungan tunggal: Kelengkungan ganda
20Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Rangkuman Desain terhadap StabilitasMetode Analisis Langsung Panjang Efektif Analisis Orde 1
Batasan
Penggunaan
Tidak ada • Beban gravitasi
terutama dipikul
oleh kolom, dinding,
atau rangka
• B2 < 1.5
Beban gravitasi
terutama dipikul oleh
kolom, dinding, atau
rangka
B2 < 1.5 dan Pr < 0.5Py
Perhitungan kekuatan yang diperlukan
Kekakuan Direduksi dengan
0.8τb
Tidak direkduksi Tidak direkduksi
Ketidaksempur
-naan awal
• Geometri tak
sempurna, atau
• Geometri
nominal + Ni =
0.002Yi
Geometri nominal + Ni =
0.002Yi hanya pada
kombinasi pembebanan
gravitasi
Geometri nominal + Ni
=
max 2.1,
-"� , 0.0042"�
Analisis Orde 2, atau pendekatan
dengan metode B1-
B2
2, atau pendekatan
dengan metode B1-B2
1, dan momen total
dikalikan dengan B1
Perhitungan kekuatan yang tersedia
K 1 Kolom tak bergoyang: 1
Kolom bergoyang: dicari
121
Persamaan Interaksi (harus ditinjau pada semua
kombinasi pembebanan)
0.12
:2.0
0.19
8
:2.0
≤
++
<
≤
++
≥
cy
ry
cx
rx
c
r
c
r
cy
ry
cx
rx
c
r
c
r
M
M
M
M
P
P
P
P
M
M
M
M
P
P
P
P
Untuk
Untuk
23Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Persamaan Interaksi (lanjutan)
• Pr = kekuatan aksial yang dibutuhkan dari kombinasipembebanan LRFD
• Pc = φcPn kekuatan aksial desain
• Mr =kekuatan lentur yang dibutuhkan dari kombinasipembebanan LRFD
• Mc = φbMn kekuatan lentur desain
• x = subskrip terkait dengan lentur terhadap sumbukuat
• y = subskrip terkait dengan lentur terhadap sumbulemah
• φc = faktor ketahanan untuk tekan = 0.90
• φb = faktor ketahanan untuk lentur = 0.90
24Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Persamaan Interaksi Khusus Gaya Aksial Tekan dan Momen
Terhadap Sumbu x
cx
rx
M
M
c
r
P
P
1.0
1.00.9
0.2
25Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Analisis Orde Kedua Pendekatan
• Pada metode ini hasil analisis elastis orde
pertama diperbesar dengan menggunakan:
– B1 untuk mengestimasi efek P-δ terhadap momen
tak bergoyang pada komponen struktur tekan, dan
– B2 untuk mengestimasi efek P-∆ momen
bergoyang pada komponen struktur tekan
• Hanya dapat digunakan pada struktur yang
memikul beban gravitasi terutama kolom
vertikal, dinding atau rangka
26Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Faktor Pengali B1 dan B2 (lanjutan)
• Perhitungan Faktor Pengali B1 sama dengan
perhitungan pada Metode Analisis Orde
Pertama
• Perhitungan Faktor Pengali B2 sama dengan
perhitungan pada Metode Panjang Efektif
28Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Mr dan Pr Orde 2
• Kekuatan lentur dan aksial orde ke dua yang dibutuhkan
• Mnt = momen orde 1 menggunakan kombinasi pembebanan LRFD, dengan struktur dikekang terhadap translasi lateral (nt = no translation)
• Mlt = momen orde 1 menggunakan kombinasi pembebanan LRFD, akibat translasi lateral struktur saja (lt = lateral translation). Momen ini dapat disebabkan oleh beban lateral atau oleh bebangravitasi yang tak simetris. Mlt = 0 jika balok kolom memang takbergoyang.
• Pnt = gaya aksial orde 1 menggunakan kombinasi pembebananLRFD, dengan struktur dikekang terhadap translasi lateral
• Plt = gaya aksial orde 1 menggunakan kombinasi pembebananLRFD, akibat translasi lateral struktur saja
ltntr
ltntr
PBPP
MBMBM
2
21
+=
+=
29
Balok Kolom - Metode Analisis Langsung - Momen
Uniaksial - Kolom Bergoyang
Contoh Soal 1
31Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Balok Kolom - Metode Panjang Efektif -
Momen Uniaksial - Kolom Bergoyang
Contoh Soal 2
41Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Balok Kolom - Metode Analisis Elastis Orde 1 -
Momen Uniaksial - Kolom Bergoyang
Contoh Soal 3
50Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Balok Kolom - Metode Analisis Elastis Orde 1 -
Momen Uniaksial - Kolom Bergoyang
Contoh Soal 4
61Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Balok Kolom - Analisis Orde ke dua Pendekatan -
Momen Uniaksial - Kolom bergoyang
Contoh Soal 5
78Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
Daftar Pustaka
• American Institute of Steel Construction. 2010. Specification for Structural Steel Buildings (AISC 360-10). AISC, Inc. Chicago, IL.
• American Institute of Steel Construction. 2011. Steel Construction Manual. 14th Ed. AISC. Inc. Chicago, IL.
• American Society of Civil Engineers. 2010. Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (ASCE 7-10). Reston, VA
• Aghayere, A & Vigil, J. 2009. Structural Steel Design: A Practice-Oriented Approach. Prentice Hall. New jersey
• Badan Standarisasi Nasional. 2015. Spesifikasi untuk BangunanGedung Baja Strutural. SNI 1729:2015.
• McCormac, Jack C. & Csemak. 2012. Structural Steel Design. 5rd Ed. Pearson. Boston, MA.
• Salmon, C.G. & Johnson. 2009. Steel Structures: Design and Behavior 5th Ed. Pearson. New Jersey.
• Segui, William T. 2012. Steel Design. 5rd Edition. Thomson Brooks/Cole.
• Williams, A. 2011. Structural Steel Design. McGraw-Hill.
88Desain untuk Stabilitas Berdasarkan
SNI 1729:2015
top related