FAKULTAS TEKNIK - UNIVERSITAS INDONESIA
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
Ujian Akhir Semester Genap 2010/2011 – S1 Reguler Teknik Lingkungan Mata Kuliah : Peranc. Struktur Bang. Teknik Lingkungan (Baja) Tanggal : Rabu/23 Mei 2011 Waktu : 120 minutes Dosen : Ir.Sjahril AR,Meng & Mulia O, ST, MEng Sifat Ujian : Open Note Semua menggunakan baja BJ37 (Fy=240Mpa Fu=370Mpa E =2.105Mpa G=8.104Mpa). Perhitungan menggunakan metode LRFD. (Note : Semua unit panjang dinyatakan dalam mm, kecuali dinyatakan secara tertulis)
I. Flexural Member
Alokasi Waktu : 45 menit
Bobot : 35%
Balok sederhana dg Profil W14x53 seperti pada gambar mendapatkan support lateral di C dan D. Cek apakah profil tersebut memadai terhadap gaya dalam Momen, Geser dan lendutan? (Diketahui lendutan ijin 3mm). Diket : W14x53 : A= 4,961.28 mm2 Zx = 658,759.97 mm3 Zy = 90,784.33 mm3 h/tw = 48.1 Aw = 1,935.48 mm2 Bf/2tf = 6 Iy= 3,708,622.00 mm4 Ix= 24,016,553.26 mm4
II. Disain Sambungan
qDL =2kN/m qLL=3kN/m
Sx = Sy = Lp = Lr = X1 =
475,224.86 45,883.78 1,371.60 4,084.32 13,041.00
X2 = J= Cw=
2.92E+08 (1/Mpa) 2 149,843.31 mm4 1.09E+11 mm6
Bobot : 35%
4m
mm3 mm3 mm mm Mpa
B
D
C
A
4m
4m
KONVERSI : 1 Ksi = 7 Mpa 1 Mpa = 1 N/mm2 1 Kips = 4516 N 1 inc = 25.4 mm
Alokasi Waktu : 45Menit
2.1. (17.5%) Akibat pembebanan yang ada (DL=200kN dan LL=120kN), disainlah sambungan antara profil canal C10 (tebal 8.5mm) dengan gusset pelat setebal 1/2inc (12.7mm) menggunakan baut berdiameter 22mm (7/8in) jenis A308 (Fv=168Mpa). Sket lay-out sambungan dengan memperhatikan persyaratan jarak yang diatur AISC. 2.2. (17.5%) Akibat pembebanan yang ada, disainlah sambungan antara profil canal C10 (tebal 8.5mm) dengan gusset pelat setebal 1/2inc (12.7mm) menggunakan tebal las minimum. Sambungan didisain hanya pada dua sisi (arah longitudinal saja). Sket hasil disain dalam gambar kerja yang lengkap!
100
DL= 200kN LL= 120kN
Gusset t=12mm
III. Kekuatan Sambungan
Alokasi Waktu : 45 menit
3.1. Sambungan Las
Bobot : 30%
Bobot : (15%) 6
Hitung beban maksimum yang mampu ditahan sambungan las jika menggunakan las jenis elektroda 70 dg kekuatan las 490Mpa.
225
6 100
P maks? 2L100.100.8
6
2.2 Sambungan Baut
gusset 10mm
75
Bobot : 15% 125 Potongan
Tampak Samping
250
WF250x125
t= 6mm
30 Tampak Atas
60
25 25 60
50
30 125
Hitung kekuatan sambungan jika diketahui tebal sayap (tf) dan badan (tw) profil WF250x125 masing-masing 9mm dan 6mm dan baut yang digunakan berdiameter 16mm (5/8in) A325N. Pelat penyambung memiliki tebal 6mm. Fu = 370 MPa
FAKULTAS TEKNIK - UNIVERSITAS INDONESIA
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
Ujian Akhir Semester Genap 2010/2011 – S1 Reguler Teknik Sipil Mata Kuliah : Perancangan Struktur (Baja) Tanggal : Jumat/20 Mei 2011 Waktu : 120 minutes Dosen : Dr.-Ing.Ir.Henki W A, Ir.Sjahril AR,MEng, Ir.Ruswan R, MSi Sifat Ujian : Open Note Semua menggunakan baja BJ1 (Fy=250Mpa Fu=410Mpa) dan E =2.105Mpa. Perhitungan menggunakan metode LRFD. (Note : Semua unit panjang dinyatakan dalam mm, kecuali dinyatakan secara tertulis)
IV. Flexural Member
Alokasi Waktu : 30 menit
Bobot : 25%
Balok sederhana dg Profil W12x14 seperti pada gambar. Cek apakah profil tersebut memadai terhadap Momen & Lintang/Geser?
qDL =5.4kN/m qLL=3kN/m
Diket : W14x53 : A= Zx = Zy = h/tw = Aw = Bf/2tf = Iy=
4,961.28 mm2 658,759.97 mm3 90,784.33 mm3 48.1 1,935.48 mm2
Sx = Sy = Lp = Lr = X1 =
6 3,708,622.00 mm4
X2 = J= Cw=
475,224.86 45,883.78 1,371.60 4,084.32 13,041.00
mm3 mm3 mm mm Mpa
2.92E+08 (1/Mpa) 149,843.31 mm4 1.09E+11 mm6
V. Kekuatan Sambungan
4m
KONVERSI : 1 Ksi = 7 Mpa 1 Mpa = 1 N/mm2 1 Kips = 4516 N 1 inc = 25.4 mm
2
Alokasi Waktu : 40 menit
5.1. Sambungan Las
Bobot : (17.5%) E70
E70
7
6m
Bobot : 35% Alokasi Waktu : 20 menit Hitung beban maksimum yang mampu ditahan sambungan las.
225
7 120
P maks? ┘120.120.8
E70
7
75
gusset 9mm
2.2 Sambungan Baut Bobot : 17.5% Alokasi Waktu : 20 menit Dua profil siku L120.120.8 disambung dengan 4 baut berdiameter 22mm (7/8 in) jenis A308 (Fv=168Mpa). VI. Cek apakah lay-out sambungan tersebut memenuhi persyaratan jarak yang diatur AISC VII. Hitung kekuatan sambungan VIII. Jika baut ditukar dengan type A490N (Fv=420Mpa); hitung persentase peningkatan kekuatan GESER sambungan. 40
Gusset t=12mm
3 @ 70mm
50
2L 120x120x8
D22 A308
IX. Disain Sambungan
Bobot : 40%
Alokasi Waktu : 50Menit
9.1. (20%) Disainlah sambungan pada sayap (flange) profil WF250x125 (tf=9mm dan tw=6mm) pada kondisi service, jika gaya dalam akibat beban mati adalah 100kN, beban hidup 70kN dan beban angin 50kN, dengan menggunakan baut berdiameter 16mm (5/8in) A325N dimana slip tidak diijinkan terjadi. Sket hasil disain dalam gambar kerja yang lengkap (tampak samping, tampak atas dan potongan)! 125
Pelat penyambung 6mm
250
WF250x125 Tampak Samping
Potongan
125 Tampak Atas
9.2. (20%) Akibat pembebanan yang ada, disainlah sambungan antara profil siku 100x100x8 dengan gusset plate setebal 3/8inc (9.5mm) menggunakan tebal las minimum yang disyaratkan. Sambungan hanya pada 2 sisi saja (arah longitudinal) dan memperhitungkan efek eksentrisitas akibat titik berat profil siku. Sket hasil disain dalam gambar kerja yang lengkap! D=80kN L=140kN
32.4
100 L100.100.8
32.4
100
FAKULTAS TEKNIK - UNIVERSITAS INDONESIA
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL
Ujian Akhir Semester Genap 2010/2011 – PPSE Teknik Sipil Mata Kuliah : Perancangan Struktur (Baja) Tanggal : Rabu/18 Mei 2011 Waktu : 120 minutes Dosen : Mulia Orientilize, ST, MEng; Ir. Ruswan R, Msi, Ir. Madsuri,MT Sifat Ujian : Open Note Semua menggunakan baja BJ41 (Fy=250Mpa Fu=400Mpa) dan E =2.105Mpa. Perhitungan menggunakan metode LRFD. (Note : Semua unit panjang dinyatakan dalam mm, kecuali dinyatakan secara tertulis)
X. Compression Member
Alokasi Waktu : 30 menit
Kolom pada portal seperti gambar di samping ditempatkan pada arah sumbu kuat (X). Kondisi kolom AB pada arah sumbu lemah (Y) mendapatkan lateral support di posisi 5m dari bawah, sedangkan kolom BC tidak mendapatkan pengaku lateral. a. Hitung panjang efektif kolom AB dan BC b. Pada kolom BC, cek pada arah mana tekuk terjadi dan tentukan jenis tekuk c. Hitung kekuatan nominal dari kolom BC d. Cek apakah kolom BC cukup kuat jika gaya dalam akibat beban mati dan hidup masingmasing adalah 200kN dan 120kN.
Bobot : 25%
C
Jepit bebas
C W16x57
6m B
W8x24
B 3m
W16x57
8m
A
A
5m
8m
8m
Portal Pada arah sb X
A Ix Iy rx ry
= = = = =
Balok W8x24 4,567.73 34,463,962.04 7,617,035.09 86.87 40.89
Kolom ABC pada arah sb y
Kolom W16x57 10,838.69 315,503,420.60 17,939,574.44 170.69 60.96
mm2 mm4 mm4 mm mm
Catatan : Lampirkan Nomogram ini di lembar jawaban saudara
XI. Kekuatan Sambungan 11.1. E70
E70
Alokasi Waktu : 40 menit
Sambungan Las
7
Bobot : (17.5%)
Bobot : 35% Alokasi Waktu : 20 menit
Hitung kekuatan dari sambungan las. Diketahui : 1 ksi = 7 Mpa = 7 N/mm2 1 inc = 25.4 mm
225
7 100 ┘100.100.10
E70
7
gusset 10mm
75
2.2 Sambungan Baut Bobot : 17.5% Dua pelat dengan tebal berbeda disambung dengan menggunakan 4 baut berdiameter 22mm (7/8 in) jenis A308 (Fv=168Mpa). a. Cek apakah lay-out sambungan tersebut memenuhi persyaratan jarak yang diatur AISC b. Hitung kekuatan sambungan c. Jika baut ditukar dengan type A490N (Fv=420Mpa); hitung persentase peningkatan kekuatan sambungan.
XII. Disain Sambungan
Alokasi Waktu : 20 menit D22 A308 12mm
19mm
40mm
Bobot : 40%
3 @ 70mm
35mm
Alokasi Waktu : 50Menit
12.1. (20%) Disainlah sambungan pada sayap (flange) 12.2. (20%) Disainlah sambungan antara profil WF200x100 (tf=11mm dan tw=9mm) pada profil siku 100x100x10 dengan gusset kondisi service, jika beban mati adalah 100kN, pelat setebal 3/8inc (9.5mm) beban hidup 70kN dan beban angin 50kN, dengan menggunakan tebal las minimum. menggunakan baut berdiameter 16mm (5/8in) Sambungan hanya pada 2 sisi saja (arah A325N dimana slip tidak diijinkan terjadi. longitudinal) dan memperhitungkan Sket hasil disain dalam gambar kerja yang lengkap efek eksentrisitas akibat titik berat (tampak samping, tampak atas dan potongan)! profil siku. Sket hasil disain dalam (Catatan : 1 ksi =7Mpa; 1 Mpa = 1N/mm2) gambar kerja yang lengkap! (Catatan : 1 ksi =7Mpa) 100
Pelat penyambung 6mm
kN kN
200
WF200x100
L100.100.10
Tampak Samping
Potongan 28.2
100
100 28.2
Tampak Atas 100
Use LRFD method to solve the problems below. All member use A36 Steel with Fy=36ksi=250Mpa Fu=50ksi=350Mpa E =29.000ksi=2.105Mpa Note : 1ft=12in=304.8mm=0.3048m.
1. (35%) Two plates with different thickness are connected by 4 bolts of A308 and 1-in diameter. d. Check whether the bolt lay out follow ASCE rules e. Determine the strength of connection f. How much improvement of the connection strenght if A308 are changed to A490?
1 in A308
I
5in
3. (30%)
2in
3 x 3in
1.5in
2. (35%) Design connection between double 6”
Section I-I
1/2in
3/4in
I
A single angle tension member is connected to a 3/8in gusset plate as shown in Figure. By using the maximum size of fillet weld, design the connection. Sketch your final design on a full drawing!
angle 2L5x3x⅜ (A=2X2.86in2) with 5/8in gusset plate using 7/8in diameter of A325X. The strength of connection is assumed equal to member strength (just consider yield and fracture strength of tension member, assume An=0.85 Ag and U =0.8). Sketch the connection on a drawing.
Name : ________________
QUIZ STRUCTURAL DESIGN NPM : _____________
1. A 24ft of length W14x90 of the 50 ksi is used as a column with a support against weak axis buckling at point C (assumed as pin) as shown in Figure. Determine : a. Effective length due to buckling to x and y direction b. To which direction the column buckles and what is the type of buckling? (elastic or inelastic buckling) c. Critical stress (Fcr) of column d. Check whether the column is adequate if the 1200kip (5337kN) factored load applied. W14x90 A=26.5in2=17096.7mm2 rx= 6.14in=155.9mm ry=3.70in=94mm W8x24 A= 7.08in2 Ix=82.8in4 Iy=18.3in4 rx= 3.42in ry=1.61in W16x57 A= 16.8in2 Ix=758in4 Iy=43.1in4 rx= 6.72in ry=1.60in E = 29.000ksi 1 kip = 4.447kN 1 ksi = 6.9 MPa 1 inch=25.4mm 1ft=12in=304.8mm F
W16X57
W 8x24
W 8x24
C
10ft
W16X57
B
A
W 8x24
W 8x24
E
15ft
D A 20ft
25ft
A 12ft C 28ft Lateral support at the weakness axis y
16ft W14x90
B
2. The frame in this Figure is use W8x24 as a column and W16x57 of the 50 ksi as girder/beam. Assume that the column is oriented in such a way that major axis bending occurs in the plane of the frame and the columns are braced at each story level for out-of-plane buckling. a. Calculate the effective length factor for the column AB, DE and EF b. To which direction those columns buckles and what is the type of buckling? (elastic or inelastic buckling) c. Determine the Nominal design strength of column EF.
Nama : ________________
QUIZ PERANCANGAN STRUKTUR NPM : _____________
1. Kolom W8x24 (Fy=50ksi) sepanjang 28ft dengan perletakan jepit dan sendi seperti pada Gambar. Kolom ini pada sumbu lemah mendapatkan support arah lateral (asumsi sendi) pada jarak 12ft dari atas. a. Cek kemungkinan terjadinya tekuk local pada kolom b. Hitung panjang efektif/tekuk pada arah sumbu x dan y c. Hitung besarnya beban yang bekerja pada kolom ketika kolom mulai mengalami tekuk d. Jika kolom mengalami tekuk, ke arah mana tekuk terjadi? W8x24 A= 7.08in2 Ix=82.8in4 Iy=18.3in4 rx= 3.42in ry=1.61in Bf= 6.495in tf= 0.4in Hw=7.93in tw=0.245in W16x57 A= 16.8in2 Ix=758in4 Iy=43.1in4 rx= 6.72in ry=1.60in E = 29.000ksi 1 kip = 4.447kN 1 ksi = 6.9 MPa 1 inch=25.4mm 1ft=12in=304.8mm F
12ft C 28ft Lateral support at the weakness axis y
16ft W8x24
B
W 16x57
W 16x57
C
W8x24
W8x24 W 16x57
10ft
B W 16x57
E
15ft
D A 15ft
A
25ft
2. Portal disamping menggunakan W16x57 sebagai kolom dan W8x24 sebagai balok (Fy=36 ksi). Posisi kolom pada portal ini diletakkan pada arah sumbu kuat. Pada arah sumbu lemah, portal diberi bracing/pengaku pada setiap lantai. a. Hitung panjang efektif kolom DE, dan BC b. Jika kolom BC mengalami kegagalan, apakah jenis tekuk yang terjadi dan pada arah manakah tekuk terjadi c. Hitung kekuatan nominal dari kolom BC.
Soal-soal di bawah ini menggunakan baja BJ41 (Fy=250Mpa Fu=400Mpa) dan E =2.105Mpa. Perhitungan yang dilakukan menggunakan metode LRFD. 4.
Tension Member A. Hitung kekuatan (ϕPn) akibat kegagalan leleh dan fracture dari batang tarik yang terdiri dari profil WF 200x125 yang disambung dengan baut berukuran 19mm sebanyak 8 buah pada badan dan total 16 baut pada sayap atas dan bawah. Diketahui WF 200x125 : A = 1910mm2 tf=5.21mm tw=3.05mm 19mm 50mm 50 mm
22.2mm
50 mm
100 mm
19mm
50 mm 125mm
3@75mm
3@75mm
B. Hitung kekuatan (ϕPn) akibat kegagalan block
34.4mm
shear pada pelat penyambung (gusset plate) dengan tebal 3/8inch (9.53mm) dari batang tarik di samping ini. Diketahui L100x100 : A=2419.35mm2 t=12.7mm
100mm
80mm 5.
Compression Member Kolom W14x90 seperti pada gambar disamping mendapatkan pengaku lateral pada arah sumbu y di titik C. e. Cek kemungkinan terjadinya tekuk lokal pada profil f. Tentukan panjang tekuk pada kedua (x & y) g. Cek arah dan jenis tekuk yang terjadi (elastic atau inelastic buckling) h. Hitung tegangan Kritis (Fcr) pada kolom AB i. Cek apakah kolom AB kuat jika pada kolom bekerja beban mati sebesar 1000kN dan beban hidup sebesar 500kN? Diket: W14x90 : A=17097mm2 rx=157mm ry=94mm
150mm
L100x100 3/8” (9.53mm)
Jepit bebas A 4m Lateral support pd arah sumbu y
W14x90
jepit B
6mm 250mm
3. Flexural Member : Hitung Momen Plastis (Mp) dari profil T di samping ini
4mm
10m
sendi C 6m
Pilih salah satu dari kedua soal di bawah ini. Kedua soal di bawah ini menggunakan baja A242 dimana Fy=50ksi=345Mpa Fu=70ksi=482Mpa E =29.000ksi=2.105Mpa. Diketahui : 1 inchi = 25.4mm 1. Profil siku L6x6x½ disambungkan ke pelat tebal ½ seperti pada Gambar 1 menggunakan las sepanjang 9, 6 dan 3 inchi di ketiga sisi. Hitunglah berapa gaya tarik maksimum yang mampu ditahan oleh profil tersebut. (catatan: evaluasi semua failure mode yang mungkin terjadi pada profil tersebut).
Gambar 1
L6x6x½ A=19.6in2= 2645mm2 xp=0.0.479in=12.17mm
2. Posisi Kolom AB W14x99 setinggi 8m pada arah sumbu kuat (sb x) merupakan bagian dari portal seperti pada Gambar2 dan pada arah sumbu lemah (sb y) mendapatkan lateral support di setengah bentang. Tentukanlah : a. Panjang tekuk pada arah x & y (gunakan Alignement chart di atas, lampirkan di lembar jawaban anda) b. Jenis tekuk yang terjadi (elastic atau inelastic buckling) c. Tegangan Kritis (Fcr) pada kolom AB d. Kekuatan nominal (φPn) kolom AB terhadap gaya tekan.
W14x99
8m B
W14x99 A=29.1in2 Ix=1110in4 Iy=402in4 rx=6.17in ry=3.71in W21x50 A= 14.7in2 Ix=948in4 Iy=24.9in4 rx=8.18in ry=1.3in
W21x50
B W14x99
8m
8m
A
A 6m
Kolom AB pada arah sb y
Portal Pada arah sb x kolom AB
Gambar 2
