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 :

II. Disain Sambungan Bobot : 35% 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!

A = 4,961.28 mm2 Sx = 475,224.86 mm3Zx = 658,759.97 mm3 Sy = 45,883.78 mm3Zy = 90,784.33 mm3 Lp = 1,371.60 mm

h/tw = 48.1 Lr = 4,084.32 mmAw = 1,935.48 mm2 X1 = 13,041.00 Mpa

Bf/2tf = 6 X2 = 2.92E+08 (1/Mpa)2

Iy= 3,708,622.00 mm4 J= 149,843.31 mm4Ix= 24,016,553.26 mm4 Cw= 1.09E+11 mm6

KONVERSI : 1 Ksi = 7 Mpa 1 Mpa = 1 N/mm2

1 Kips = 4516 N 1 inc = 25.4 mm

4m 4m 4m

qDL =2kN/m qLL=3kN/m

A B

C D

DL= 200kN LL= 120kN 100

Gusset t=12mm

III. Kekuatan Sambungan Alokasi Waktu : 45 menit Bobot : 30% 3.1. Sambungan Las Bobot : (15%)

2.2 Sambungan Baut Bobot : 15%

Hitung beban maksimum yang mampu ditahan sambungan las jika menggunakan las jenis elektroda 70 dg kekuatan las 490Mpa.

P maks?

2L100.100.8

6 100

6 75

6 225

gusset 10mm

Tampak Atas

WF250x125

t= 6mm

Tampak Samping

Potongan

125

125

250

60 25 60 25 30 30 50

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? Diket : W14x53 :

V. Kekuatan Sambungan Alokasi Waktu : 40 menit Bobot : 35% 5.1. Sambungan Las Bobot : (17.5%) Alokasi Waktu : 20 menit

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.

A = 4,961.28 mm2 Sx = 475,224.86 mm3Zx = 658,759.97 mm3 Sy = 45,883.78 mm3Zy = 90,784.33 mm3 Lp = 1,371.60 mm

h/tw = 48.1 Lr = 4,084.32 mmAw = 1,935.48 mm2 X1 = 13,041.00 Mpa

Bf/2tf = 6 X2 = 2.92E+08 (1/Mpa)2

Iy= 3,708,622.00 mm4 J= 149,843.31 mm4Cw= 1.09E+11 mm6

E70

┘120.120.8

7 120 E70

7 75

E70 7 225

gusset 9mm

Hitung beban maksimum yang mampu ditahan sambungan las.

KONVERSI : 1 Ksi = 7 Mpa 1 Mpa = 1 N/mm2

1 Kips = 4516 N 1 inc = 25.4 mm

P maks?

Gusset t=12mm D22 A308

50 40 3 @ 70mm 2L 120x120x8

4m 6m

qDL =5.4kN/m qLL=3kN/m

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)!

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!

Tampak Atas

WF250x125

Pelat penyambung 6mm

Tampak Samping Potongan

125

125

250

D=80kN L=140kN

L100.100.8

100

100

32.4

32.4

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 Bobot : 25% 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 masing-masing adalah 200kN dan 120kN.

Catatan : Lampirkan Nomogram ini di

lembar jawaban saudara

Balok KolomW8x24 W16x57

A = 4,567.73 10,838.69 mm2Ix = 34,463,962.04 315,503,420.60 mm4Iy = 7,617,035.09 17,939,574.44 mm4

rx = 86.87 170.69 mmry = 40.89 60.96 mm

6m

8m

B

A A

8m

W16x57

W8x24

B

W16x57

5m

C

8m

Portal Pada arah sb X

C

3m

Kolom ABC pada arah sb y

Jepit bebas

XI. Kekuatan Sambungan Alokasi Waktu : 40 menit Bobot : 35% 11.1. Sambungan Las Bobot : (17.5%) Alokasi Waktu : 20 menit

2.2 Sambungan Baut Bobot : 17.5% Alokasi Waktu : 20 menit 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 Bobot : 40% Alokasi Waktu : 50Menit

12.1. (20%) Disainlah sambungan pada sayap (flange)

profil WF200x100 (tf=11mm dan tw=9mm) pada kondisi service, jika 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)! (Catatan : 1 ksi =7Mpa; 1 Mpa = 1N/mm2)

12.2. (20%) Disainlah sambungan antara profil siku 100x100x10 dengan gusset pelat setebal 3/8inc (9.5mm) menggunakan tebal las minimum. 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! (Catatan : 1 ksi =7Mpa)

Tampak Atas

WF200x100

Pelat penyambung 6mm

Tampak Samping Potongan

100

100

200

kN kN

L100.100.10

D22 A308

35mm 40mm 3 @ 70mm

19mm 12mm

100

100

28.2

28.2

E70

┘100.100.10

7 100 E70

7 75

E70 7 225

gusset 10mm

Hitung kekuatan dari sambungan las. Diketahui : 1 ksi = 7 Mpa = 7 N/mm2 1 inc = 25.4 mm

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?

2. (35%) Design connection between double

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.

3. (30%) 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!

I

Section I-I I

6” 5in

1 in A308

1.5in 2in 3 x 3in

3/4in 1/2in

QUIZ STRUCTURAL DESIGN Name : ________________ 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

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.

Lateral support at the weakness axis y

B

C

16ft

12ft

28ft

A

W14x90

W 8

x24

W 8

x24

W 8

x24

W16X57 A

W16X57

F

C

A

B

D

E

10ft

15ft

20ft 25ft

W 8

x24

QUIZ PERANCANGAN STRUKTUR Nama : ________________ 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

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.

Lateral support at the weakness axis y

B

C

16ft

12ft

28ft

A

W8x24

W 1

6x57

W 1

6x57

W 1

6x57

W8x24

W8x24

F

C

A

B

D

E

10ft

15ft

15ft 25ft

W 1

6x57

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

B. Hitung kekuatan (ϕPn) akibat kegagalan block 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

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

B

C

6m

4m

10m

A

W14x90

jepit

sendi

Jepit bebas

Lateral support pd arah sumbu y

50 mm

3@75mm 125mm

3@75mm

100 mm

19mm

50 mm

50 mm

50mm

19mm 22.2mm

L100x100 3/8” (9.53mm)

100mm

34.4mm

80mm

3. Flexural Member : Hitung Momen Plastis (Mp) dari profil T di samping ini

250mm

150mm 6mm

4mm

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).

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.

8m

B

A A

8m

6m

W14x99

W21x50

Portal Pada arah sb x kolom AB

B

W14x99

8m

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

Gambar 1

Kolom AB pada arah sb y

L6x6x½ A=19.6in2= 2645mm2 xp=0.0.479in=12.17mm

Gambar 2