Structural Steel Buildings

Rigid Frames

Braced Frames

Pre-Engineering Building

RIGID FRAME

Rigid (Moment) Frames

Characteristics

Steel Beam and Column

Floor Construction

- Concrete filled Steel Deck

Roof Construction

- Steel Deck – Bare

- Steel Deck and Insulating Concrete

Typical Damage

Beam – Column Connection Failure

Rigid (Moment) Frames

All connections have a certain

amount of rigidity

• Simple connections (A above)

have some rigidity, but are

assumed to be free to rotate

• Partially-Restrained moment

connections (B and C above)

are designed to be semi-rigid

• Fully-Restrained moment

connections (D and E above)

are designed to be fully rigid

Steel Frame Connection Types

Semi-Rigid Frames

Company Meeting Title

Presenter

What makes company unique

What makes company successful

Shared vision

Review key undertakings of past year

Steel Frame Connection Types

The Specification for Structural Steel Buildings (AISC 2005) defines two types of

connections:

• Simple Connections (above left)

• Moment Connections (above right)

Fully-Restrained and Partially-Restrained

Simple Connections

• Direncanakan sebagai sambungan fleksibel

• Sambungan diasumsikan bebas berotasi

• Beban utama yang ditransfer pada sambungan adalah geser vertikal

• Digunakan sistem pengaku yang terpisah untuk stabilitas lateral.

Simple Connections

Single Plate Connection (Shear Tab)

Pelat di-las ke kolom dan di-baut ke web

balok

Double Angle Connection

Sepasang sisi bidang dalam baja

siku disambung ke bagian web

balok dan sisi bidang luar

disambung ke flens atau web kolom

Simple Connections

Shear End Plate Connection

Sebuah pelat di-las tegak lurus pada

bagian ujung web balok dan

disambungkan dengan baut ke-kolom

Single Angle Connection

Satu sisi baja siku di ikatkan ke web

balok dan sisi lainnya ke flens atau

web kolom

Simple Connections

Seated ConnectionBaja siku yang dipasang dengan satu

sisi tegak terhadap kolom pendukung,

dan sisi lainnya menjadi tumpuan

balok yang dipasang

Untuk stabilitas sambungan diberikan

juga baja siku pada bagian atas web

Tee ConnectionProfil WT (wide-tee) disambung ke

balok dengan baut dan flensnya

diikatkan ke kolom dengan las.

Moment Connections

• Untuk merencanakan sambungan yang kaku dimana rotasi yang

diinginkan kecil atau bahkan tidak ada rotasi adalah memakai Rigid

Frames

• Gaya momen dan geser vertikal di transfer melaui sambungan tsb

• Sambungan momen ada dua tipe, antara lain :

Fully-Restrained

Partially-Restrained

Moment Connections

Fully-Restrained (FR) Connection

Memiliki kemampuan menahan

momen dengan mengabaikan rotasi

yang terjadi pada sambungan

Sudut antar elemen yang

disambung tetap

Partially-Restrained (PR) Connection

Memiliki kemampuan menahan momen

dengan memperhitungkan rotasi yang

terjadi pada sambungan

Sudut antar elemen yang disambung

dapat berubah

FR Connections

Bolted Extended End-Plate Connection

Pelat penutup di-las pada ujung balok dan

kemudian di-bautkan pada kolom dengan

baut mutu tinggi.

Welded Flange Connection

Balok disambungkan langsung ke

kolom dengan di-las menyeluruh

pada flens atas dan bawah balok.

Sambungan geser pada web balok

digunakan hanya untuk menahan

gaya geser vertikal.

Common PR Connections

PR Moment Connection – Wind Only

Sambungan baja siku ganda hanya

untuk transfer gaya geser vertikal

sedangkan pelat pada flens atas dan

bawah balok untuk menahan momen

pengaruh beban angin saja.

Perlu diketahui bahwa ukuran pelat

relatif kecil dibandingkan dengan flens

balok

Top and Bottom Angle with Shear

End Plate Connection

Baja siku disambungkan (baut atau

las) pada flens atas dan bawah

balok ke kolom.

Pelat penutup pada ujung web balok

berfungsi untuk memindahkan gaya

geser vertikal.

Rigid Frames

• Rigid frame dengan memanfaatkan momen sambungan, sangat cocok untuk

bangunan dengan type khusus dimana diagonal bracing akan menggangu

desain arsitektur bangunan tersebut.

• Biaya konstruksinya lebih tinggi pada bangunan Rigid frame (AISC 2002)

Braced Frames and Rigid Frames

BRACED FRAME

Organizational Overview

Introduction and broad goals of each

organization

Any changes

Organization chart might be effective here

Top Issues Facing Company

Address any high profile issues

Braced Frames

• Pengaku diagonal dengan konfigurasi bentuk segitiga membuat portal

bangunan baja lebih stabil

• Braced frames akan ekonomis untuk menahan beban angin pada bangunan

bertingkat.

• Struktur seperti gambar diatas dibuat dengan kombinasi braced frame dan

rigid frame dimana dapat diambil keuntungan dari kedua tipe tersebut.

• Selama pemasangan portal baja

diharuskan memakai temporary

bracing. Hal ini untuk menjaga

stabilitas lateral sementara

struktur.

• Temporary bracing ditempatkan

sebelum pekerjaan pemasangan

batang diagonal pada struktur

Temporary Bracing

• Pada braced frame, temporary bracing akan dilepas setelah seluruh baut pada

sistem pengaku permanen selesai dipasang pada tempatnya.

• Sedangkan pada rigid frame, temporary bracing dilepas setelah seluruh

penyambungan baut sudah lengkap.

Temporary Bracing

Concentric Braced Frames

• Pengaku dikatakan konsentris jika garis gaya pada batang pengaku

berpotongan.

• Beberapa portal pengaku konsentris yang sering digunakan pada bangunan :

(a) X-brace (b) Chevron brace (c.) Single diagonal

• Tipe pengaku yang banyak digunakan pada bangunan adalah X-bracing.

• Konfigurasi Pengaku harus dipasang pada bagian bangunan yang bebas

dilewati garis pengaku tersebut.

X Bracing

• Batang diagonal pada X-bracing menahan gaya tarik dan

gaya tekan seperti pada sebuah konstruksi rangka.

• Penempatan X-bracing pada bangunan bertingkat harus

konsisten sepanjang garis kolom.

X-braced building elevation

X Bracing

Typical floor plan with X bracing

1st Floor

Floor

Floor

Roof

X Bracing

• Sambungan pada pengaku-X diletakkan pada joint balok-kolom

• Sambungan tersebut membutuhkan pelat buhul yang cukup lebar pada joint

balok-kolom.

• Pembatasan ruang akibat sambungan tersebut dapat mempengaruhi

penempatan sistem plumbing dan mekanikal serta assesoris lainnya

(AISC 2002)

Chevron Bracing

• Elemen yang digunakan pada Chevron bracing

direncanakan dapat menahan gaya tarik dan tekan.

• Chevron bracing dipasang pada jalur pengaku struktur.

Chevron Bracing

Typical floor plan with Chevron bracing Elevation with several bracing

configurations

Roof

1st Floor

Floor

Floor

Chevron “V” “K”

• Elemen Chevron bracing memakai dua tipe sambungan (pelat buhul dan las).

• Pada sambungan antar lantai digunakan pelat buhul seperti pada sambungan

X-bracing

• Bagian atas bracing disambungkan ke balok/girder dan terpusat pada

beberapa titik.

• Jika digunakan pelat buhul, harus mempertimbangkan penempatan sistem

plumbing dan mekanikal yang akan dilewati pada daerah tersebut

Chevron Bracing

Eccentrically Braced Frames

• Portal dengan pengaku eksentris terlihat mirip dengan portal yang

diberi pengaku Chevron

• Digunakan konfigurasi pengaku yang mirip berbentuk V (AISC 2002)

Eccentrically Braced Frames

• Eccentric bracing biasanya digunakan pada daerah gempa dan harus

ditempatkan pada jalur pengaku struktur

• Perbedaan antara Chevron bracing dan Eccentric bracing adalah pada elemen

pengaku pada sambungan buhul atas. Pada eccentric bracing, sambungan

batang pengakunya dipisah pada balok/girder dititik yang berbeda

• Bagian balok/girder or “link” antara batang pengaku akan menyerap energi

gempa melalui deformasi plastis yang terbentuk. (AISC 2002)

Eccentric

Brace

Link

Pelat buhul

Eccentric brace with typical

brace to beam connection (Adapted from AISC 2002)

Balok or Girder

Stiffeners

Eccentrically Braced Frames

Eccentric single diagonals may also be used to brace a frame

(EERC 1997)

Combination Frames

• Defleksi braced frame seperti pada balok kantilever yang menahan

momen yang secara konsisten bertambah dari bawah ke atas

• Defleksi akan berkurang jika memakai kombinasi dua sistem pengaku

seperti gambar dibagian kiri atas.

Chevron

braced

Moment

resisting

Combination Frame

BracingMoment frame

Combination Frames

Gambar diatas menjelaskan defleksi dari portal yang menerima beban angin

yang sama dan ditahan masing-masing oleh ; momen resisting frame, braced

frame dan kombinasi keduanya

(AISC 1991)

O = Combined Frames

X = Chevron or “K” Bracing

= Moment Resisting