Konstruksi baja-3 sambungan-baut

3- SAMBUNGAN BAUT
Latar Belakang
•
•

Elemen-elemen yang menyusun struktur baja harus digabungkan satu
dengan yang lain dengan suatu sistem sambungan.
Sambungan berfungsi menyatukan elemen-elemen dan menyalurkan
beban dari satu bagian ke bagian yang lain

Sistem Sambungan
•
•
•

Elemen yang disambung
Jenis penyambung : las, baut, paku keling
Pelat penyambung (dan pelat pengisi)

Contoh Sambungan
Sambungan balok - balok

DESAIN KONSTRUKSI BAJA MK-144020-Unnar-Dody Brahmantyo

1

Sambungan profil – pelat penyambung

Sambungan pelat – pelat


2

Sambungan balok - kolom


3

Paku Keling (Rivet)
•
•
•

•

Dasar perhitungan untuk sambungan baut dan paku keling adalah sama,
yang membedakan adalah cara pelaksanaan dan bahan yang dipakai.
Sambungan keling umumnya terbuat dari mutu normal.
Sambungan keling dipasang dengan pemanasan awal. Pada saat membara,
material keling diselipkan ke lubang keling dan salah satu ujungnya dipukul
sementara ujung lainnya ditahan. Pukulan tersebut akan membentuk
kepala keling pada ujungnya dan badan keling akan mengisi penuh lubang
keling
Pada saat pendinginan, lubang keling akan memberikan gaya tarik awal,
sehingga sambungan akan menjadi sangat fit.


4

Baut Mutu Normal (Baut Hitam)
•
•
•
•

•
•

Sambungan baut dapat terbuat dari baut mutu normal atau mutu tinggi.
Baut ini dibuat dari baja karbon rendah yang diidentifikasi sebagai A307,
dan merupakan jenis baut yang paling murah
Namun baut ini belum tentu menghasilkan sambungan yang paling murah
karena banyaknya jumlah baut yang dibutuhkan pada suatu sambungan
Pemakaian terutama pada struktur yang ringan, batang sekunder atau
pengaku, platform, gording, rusuk dinding.
Mutu baut dapat dibaca dibagian kepala baut, misalnya tertulis 4.6 artinya
tegangan leleh baut = 4 x 6 x 100 = 2400 kg/cm2
Baut mutu normal dipasang kencang tangan, tanpa gaya tarik awal dan
merupakan tipe tumpu.


5

Baut Mutu Tinggi / High Tension Bolt (HTB)
•
•
•

•
•

•
•
•

Sambungan baut mutu tinggi mengandalkan gaya tarik awal yang terjadi
karena pengencangan awal.
Gaya tersebut dinamakan proof load.
Gaya tersebut akan memberikan friksi, sehingga sambungan baut mutu
tinggi hingga taraf gaya tertentu dapat merupakan tipe friksi. Sambungan
jenis ini baik untuk gaya bolak-balik.
Untuk taraf gaya yang lebih tinggi, sambungan tersebut merupakan tipe
tumpu.
Baut mutu tinggi dipasang dengan mula-mula melakukan kencang tangan
dan diikuti dengan setengah putaran setelah kencang tangan. Atau
menggunkana kunci torsi yang telah dikalibrasi sehingga menghasilkan
setengah putaran setelah kencang tangan.
Diameter yang paling sering digunakan pada konstruksi gedung adalah ¾
inci dan 7/8 inci.
Diamter yang palins sering digunakan pada konstruksi jembatan adalah 7/8
inci dan 1 inci
Saat ini sambungan baut lebih ekonomis daripada sambungan keling.

6

SPESIFIKASI BAUT DAN PAKU KELING
Baut

Mutu

db (mm)

Proof Stress
(MPa)

Kuat Tarik min. ,
fu (MPa)

A307

Normal

6,35 – 10,4

-

60

A325

Tinggi

12,7 – 25,4

585

825

28,6 – 38,1

510

725

12,7 – 38,1

825

1035

-

370

A490

Tinggi

Keling

Normal

•
•

Proof stress A307 adalah
70% x fu
Proof stress A490 adalah
80% x fu


7

Data – Data Teknis Baut HTB
Baut

Mutu

Tegangan
geser ijin
(kg/cm2)

Tegangan
tarik ijin
(kg/cm2)

A307

Normal

960

1600

A325

Tinggi

1225

3080

A490

Tinggi

1540

3780


8

Pengertian Diameter Nominal (dn) dan Diameter Kern (dk)
•
•
•
•

Diameter nominal adalah diameter yang tercantum pada nama
perdagangan, misalnya M12 artinya diameter nominal (dn) = 12 mm
Untuk baut tidak diulir penuh, diameter nominal adalah diameter terluar
dari batang baut
Untuk baut ulir penuh, diameter inti (dk) adalah diameter dalam dari
batang tersebut
Diameter yang digunakan untuk menghitung luas penampang :
 Baut tidak di ulir penuh menggunakan dn
 Baut diulir penuh menggunakan dk


9

Kerusakan Sambungan
a.
b.
c.
d.

Kerusakan pada baut akibat geser
Kerusakan pada pelat lewat lubang sambungan
Kerusakan pada baut ataupun pelat (mana yang lebih lemah) akibat tumpu
Kerusakan pada tepi pelat akibat geser


10

Panduan Pemilihan Alat Sambung
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

9.

Sambungan baut sesuai untuk struktur ringan dengan beban statis yang
kecil, dan batang sekunder (seperti gording, pengikat, bracing, dsb)
Pelaksanaan pekerjaan baut sangat cepat, tidak memerlukan pekerja
dengan kecakapan tinggi
Bila struktur kelak akan dibongkar pasang, baut lebih sesuai untuk
digunakan dibandingkan las
Untuk beban fatique, sebaiknya menggunakan baut mutu tinggi dan las
Pemasangan baut mutu tinggi memerlukan perhatian khusus
Sambungan las memerlukan baja lebih sedikit, dan penampilan
sambungan baik
Pada sambungan yang menerus dan rigid, sambungan las lebih sesuai
Pengelasan sebaiknya dikerjakan di bengkel / work shop karena
pemeriksaan las di lapangan agak diragukan
Pekerjaan las untuk elemen batang yang sangat tebal memerlukan
perhatian ekstra. Lebih seusai jika menggunakan sambungan baut, lagipula
sambungan baut lebih kecil bahanya terhadap retak dan rapuh.

11

Mekanisme Sambungan
1.

Tipe tumpu
Sambungan tipe tumpu adalah sambungan yang dibuat dengan
menggunakan baut yang dikencangkan dengan tangan, atau baut mutu
tinggi yang dikencangkan untuk menimbulkna gaya tarik minimum yang
disyaratkan, yang kuat rencananya disalurkan oleh gaya geser pada baut
dan tumpuan pada bagian-bagian yang disambungkan


12

2.

Tipe friksi
Sambungan tipe friksi adalah sambungan yang dibuat dengan
menggunakan baut mutu tinggi yang dikencangkan untuk menimbulkan
tarikan baut minimum yang disyaratkan sedemikian rupa sehingga gayagaya geser rencana disalurkan melalui jepitan yang bekerja dalam bidang
kontak dan gesekan yang ditimbulkan antara bidang-bidang kontak


13

Klasifikasi Sambungan
1.

Sambungan Kaku (Rigid Connection)
Deformasi titik kumpul harus sedemikian rupa sehingga tidak terlalu
berpengaruh terhadap distribusi gaya maupun terhadap deformasi
keseluruhan struktur. Sambungan dianggap memiliki kekakuan yang cukup
untuk mempertahankan sudut diantara elemen-elemen yang disambung.
M sambungan = 90% - 100% M jepit sempurna


14


15


16

2.

Sambungan Semi Kaku (Semi Rigid Connection)
Pada sambungan semi kaku, perhitungan kekakuan, penyebaran gaya, dan
deformasinya harus menggunakan analisa mekanika yang hasilnya
didukung oleh percobaan eksperimental.
Sambungan tidak memiliki kekakuan yang cukup untuk mempertahankan
sudut antara elemen yang disambung. Dianggap mempunyai kapasitas
yang cukup untuk memberikan tahanan yang dapat diukur terhadap
perubahan sudut tersebut


17


18

3.

Sambungan Sendi (Simple Connection)
Sambungan sendi harus dapat berubah bentuk agar memberikan rotasi
yang diperlukan pada sambungan. Sambungan tidak boleh mengakibatkan
momen lentur terhadap komponen struktur yang disambung. Detail
sambungan harus dapat memikul gaya reaksi yang bekerja pada
eksentrisitas yang sesuai dengan detail sambungan.


19


20


21

Bidang Kerja Sambungan
•

Perencanaan sambungan ditentukan oleh bidang kerja sambungan, yaitu
bidang tempat bekerjanya gaya pada sistem sambungan.

•

Bidang kerja :
1.
2.
3.

Sejajar (dalam bidang / sebidang)
Tegak lurus (lurus bidang / tak sebidang)
Kombinasi sejajar – tegak lurus


22

1.

Bidang Kerja Sejajar (Pembebanan Dalam Bidang)
Adalah pembebanan yang gaya dan momen lentur rencananya berada
dalam bidang sambungan sedemikian rupa sehingga gaya yang
ditimbulkan dalam komponen sambungan hanya gaya geser


23

2.

Bidang Kerja Tegal Lurus (Pembebanan Luar Bidang)
Adalah pembebanan yang gaya dan momen lentur rencananya
menghasilkan gaya yang arahnya tegak lurus bidang sambungan
sedemikian rupa sehingga gaya yang ditimbulkan dalam komponen
sambungan hanya gaya tarik


24

3.

Bidang Kerja Kombinasi
Adalah pembebanan yang gaya dan momen lentur rencananya
menghasilkan gaya yang arahnya sejajar dan tegak lurus bidang
sambungan sedemikian rupa sehingga gaya yang ditimbulkan dalam
komponen sambungan adalah kombinasi gaya geser dan tarik


25

Tata Letak Baut

3 db ≤ S ≤ 15 tp atau 200 mm
1,5 db ≤ S1 ≤ (4 tp + 100) atau
200 mm
S2 ≤ 12 tp atau 150 mm


26

Perencanaan Baut

Kuat Geser Rencana Tumpu Baut

Untuk 1 bidang geser baut


27

Kuat Geser Rencana Tumpu Pelat


28

Kuat Tarik Rencana


29

Kombinasi Geser
danTarik Rencana
Tumpu Baut


30

Kuat Geser Rencana Baut Mutu Tinggi Tipe Friksi


31


32

Kombinasi Geser
danTarik Rencana
Friksi Baut

(Tb)


33

Kelompok Baut Yang Memikul Beban Sebidang, Beban Eksentris

•

•

Pada sambungan ini, beban bekerja pada bidang sambungan, tetapi tidak
melalui titik berat sambungan. Akibat eksentris tersebut akan
menimbulkan beban momen puntir pada sambungan, sehingga disamping
sambungan menerima geser sentris, juga ditambah menerima beban
geser puntir
Ada 3 cara pendekatan analisis untuk sambugan baut geser puntir yang
telah dikenal yaitu :
 Cara elastis
 Reduced Eccentricity Method
 Ultimated Strength Method

34

A. Cara Elastis
•

•
•

Penyelesaian cara elastis ini memberikan hasil sangat konservatif karena
pengaruh gesekan antar pelat tidak diperhitungkan.

Untuk kasus A adalah geser sentris sehingga beban Pu diterima secara
merata pada tiap baut : Ku = Pu/n
Untuk kasus B, momen puntir Mu = Pu x e, seolah-olah disebarkan ke
masing-masing baut sedemikian rupa sehingga arah dari beban setiap baut
akan membuat momen kopel terhadap titik berat susunan baut dan besar
beban masing-masing baut sebanding dengan jarak baut tersebut ke titik
berat susunan baut (cg).

35

Kui = beban pada tiap baut
Ri = jarak antara baut ke titik berat (cg) susunan
baut dimana arah Ki tegak lurus Ri
(1)
dan

(2)

kalau masing-masing beban baut dinyatakan dalam K1
(3)
Kalau persamaan (3) dimasukkan persamaan (1)
(4)

Dengan demikian beban masing-masing baut dapat dinyatakan sbb :

Kalau diperhatikan, maka baut yang menerima beban terberat adalah baut terjauh
dari cg (Rmax)

36

Kalau beban K diuraikan dalam arah horisontal dan vertikal,
maka perumusannya adalah :

Sin ai =

Cos ai =

Khi = Ki sin ai =
Kvi = Ki cos ai =
Dimana :

Kva =
Total beban yang diterima :

≤ Ø Rn


37

B. Reduced Eccentricity Method
•

•
•
•

Cara elastis dapat dikatakan over estimate terhadap besarnya momen yang
bekerja pada sambungan sehingga dikembangkanlah suatu cara yang
memakai efektif eksentrisitas dengan memperhitungkan pengaruh tahanan
slip (gesekan) pada bidang gesek.
Baut satu baris, dan n adalah jumlah baut dalam satu baris :
eefektif = eaktual – (1+2n)/4 (inchi)
Baut dua baris atau lebih, simetris, dan n jumlah baut dalam satu baris :
eefektif = eaktual – (1+n)/2 (inchi)
1 inchi = 2,54 cm
Contoh baut 1 baris, n = 4
eefektif = 6 – (1+2x4)/4 = 3,75 in

Contoh baut 2 baris, n = 3
eefektif = 5 – (1+3)/2 = 3 in
Penyelesaian selanjutnya dengan cara elastis

38

C. Ultimate Strength Method
•

Kedua penyelesaian diatas dengan cara sifat sambungan elastis. Cara yang
lebih realistis adalah ultimate strength method

Jika pada baut yang terjauh belum mulai terjadi slip atau leleh, sambungan
belum gagal. Bila momen bertambah, baut yang lebih dekat akan menahan
beban bertambah besar, dan kegagalan tidak terjadi sebelum semua baut slip
atau leleh.
Pada beban eksentris ini cenderung terjadi baik rotasi maupun translasi pada
bahan sambungan, dan pengaruhnya sama dengan perputaran sambungan
terhadap suatu titik yang disebut pusat sesaat perputaran (titik O).

39

•
•
•
•

Pusat sesaat perputaran ini berjarak e’ dari titik berat sambungan.
Deformasi dari baut-baut ini dianggap bervariasi tergantung pada jarak baut
dari pusat sesaat putaran.
Beban geser ultimate yang dapat diterima oleh baut tidak sama dengan Ru
baut, tapi tergantung pada deformasi baut.
Crafod dan Kulak mendapatkan hubungan sbb:

 = total deformasi dari baut
Rult = kekuatan rencana baut (Ru)
Baut terjauh deformasinya diambil =0,34 in dan deformasi baut lainnya dapat
dihitung sebanding dengan jarak (d) antara baut dengan titik pusat (O)
Gaya yang diterima oleh masing-masing baut dinyatakan dengan R dengan arah
tegak lurus garis hubung (d)
Titik O dicari dengan coba-coba, sehingga didapat keseimbangan :
∑V = 0  Pu - ∑Rv = 0
(total gaya vertikal = 0)
∑M terhadap O = 0
(total momen thd titik O = 0)
∑H = 0
(total gaya horisontal = 0)

40

Pendekatan Menentukan Jumlah Baut
•

Untuk sambungan geser sentris jumlah baut bisa langsung dicari :
n = jumlah baut

•

Untuk sambungan geser eksentris jumlah baut harus direncanakan dulu
baru dikontrol kekuatannya. Sebagai perkiraan awal jumlah baut dapat
digunakan rumus pendekatan sbb :
n = jumlah baut
Mu = Momen terfaktor
μ = jarak vertikal antar baut
Ru = kekuatan rencana baut

•
•
•

Rumus tsb berlaku untuk beban Mu saja dan baut hanya 1 baris
Untuk beban Mu dan Pu, nilai Ru direduksi
Untuk baut lebih dari 1 baris, nilai Ru dinaikkan


41

Kelompok Baut Pemikul Beban Tidak Sebidang (Eksentris)
•

Pada tipe sambungan ini beban bekerja tidak lagi pada bidang sambungan,
maka akan timbul gaya lintang dan momen lentur pada bidang sambungan
itu

•

Untuk sambungan dengan beban A, maka beban menjadi geser sentris,
sehingga beban Pu dibagi secara merata pada tiap baut
Ku = Pu/n


42

•

•

•

Untuk sambungan dengan beban B, momen Mu merupakan momen yang
menyebabkan sambungan melentur, dimana bagian atas akan tertarik dan
bagian bawah tertekan
Bila alat penyambung digunakan baut mutu tinggi tipe friction, maka akibat
dari pengencang baut akan memberikan gaya tekan pada bidang
sambungan, tapi bila digunakan baut biasa (tipe tumpu) maka gaya tekan
ini dapat diabaikan
Untuk sambungan baut tipe tumpu dapat diselesaikan dengan cara elastis
atau ultimate sedangkan sambungan baut tipe friction diselesaikan dengan
memperhitungkan gaya tekan.


43

Kelompok Baut Tipe Tumpu Cara Elastis Pendekatan
•

Metode ini mengasumsikan bahwa sambungan yang menerima beban
lentur tersebut akan berputar dengan titik putar pada baut terbawah
sehingga baut-baut akan menerima beban tarik sedemikian rupa sehingga
besarnya sebanding dengan jarak baut terhadap titik putarnya

Mu = Tu1 . d1 + Tu2 . d2 + Tu3 . d3 + Tu4 . d4

(1)

atau

(2)

44

Kalau persamaan (2) di substitusikan ke persamaan (1) maka :

Maka beban tarik pada masing-masing baut :

Baut menerima beban geser sebesar :

Beban tarik max :


45

Kelompok Baut Tipe Tumpu Cara Elastis Luasan Transformasi
•

Pada metode ini momen lentur yang terjadi, gaya tarik ditahan oleh baut
sedangkan tekan dipikul oleh pelat penyambung

Tarik yang diterima luasan baut dapat ditransformasi ke luasan pelat dengan
lebar be
dimana : be = (A . n) / μ
A = luasa penampang baut
μ = jarak baut vertikal
n = jumlah baut 1 deret

46

•

Mencari letak garis netral
½ b . yb2 = ½ be . ya2
b . yb2 = be . ya2
yb/ya = √(be/b)
(1)
ya + yb = h
(2)
Dari persamaan (1) dan (2), ya dan yb dapat dihitung
Momen inersia dari luasan transformasi : I = 1/3 be . ya3 + 1/3 b . yb3
Tegangan tarik max :

Pada baut yang terjauh dari garis netral (g.n) menerima tegangan :

ymax = jarak terjauh dari garis netral


47

•
•

Baut terjauh memikul beban tarik :
Beban geser :


48

Kelompok Baut Tipe Tumpu Cara Ultimate
•

Akibat momen terjadi tegangan tekan yang dipikul pelat dan tegangan tarik
yang dipikul oleh baut

Garis netral didapat dari keseimbangan gaya tekan = gaya tarik :
fyp . a . b = ∑T
T = gaya tarik pada 1 baut
fyp = tegangan leleh pelat
Baut selain memikul beban tarik, juga memikul beban geser :

49

•

Kontrol tarik :

•
•
•

dimana :
Anggap beban tarik baut = Td (diambil dari Td tarik murni dan kombinasi
geser tarik, mana yang terkecil)
Garis netral :

•

Momen rencana yang dapat dipikul oleh sambungan :

•

Kontrol momen terfaktor :


50

Kelompok Baut Tipe Friction
•
•

Akibat momen lentur Mu = Pu x e
Menimbulkan :
bagian atas = geser + tarik
bagian bawah = geser + tekan
Garis netral pada tengah-tengah

Dimana Vn = 1,13 m m Tb

51

Sambungan Balok
•

Karena panjang profil dipasaran terbatas, maka terkadang sebuah balok
harus disambung. Misalnya pada potongan I sejarak x dari perletakan A

•

Pada potongan I akan terjadi gaya lintang sebesar DI dan momen lentur MI

52

Pembagian beban pada sambungan :
• Gaya lintang DI seluruhnya dipikul pelat badan profil
• Momen lentur MI disalurkan ke pelat sayap dan pelat badan dengan
pembagian sbb :
 Badan menerima :
 Sayap menerima :


53

• Sambungan Sayap
Momen yang dipikul saya dijadikan sepasang gaya kopel sehingga sambungan
pada sayap menerima beban geser sentris sebesar gaya kopel tersebut

h = tinggi profil


54

• Sambungan Badan
Momen pada pelat badan dan gaya lintang akan bekerja sebagai beban geser
eksentris dan momen puntir pada sambungan pelat badan


55


56

Konstruksi baja-3 sambungan-baut

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Konstruksi baja-3 sambungan-baut

Similar to Konstruksi baja-3 sambungan-baut (20)

More from Junaida Wally

More from Junaida Wally (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Konstruksi baja-3 sambungan-baut