NOTA KULIAH 4

BAHAGIAN TEKNIK DAN VOKASIONAL DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM
KEMENTERIAN PENDIDIKAN MALAYSIA
ARAS 5 & 6, BLOK E14, KOMPLEKS E,
PUSAT PENTADBIRAN KERAJAAN PERSEKUTUAN

62604 PUTRAJAYA

NOTA KULIAH 4

SEMESTER SEMESTER 4 DIPLOMA SESI 2/2020
JABATAN
PROGRAM JABATAN TEKNOLOGI AWAM
KOD/KURSUS
KOMPETENSI TEKNOLOGI PEMBINAAN

KOMPETENSI UNIT DCA 4133 / INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

4.0 STEEL FRAME SYSTEMS

4.1 Construction component
4.2 Advantages and disadvantages
4.3 Types and methods of joints
4.4 Process and construction method

HASIL PEMBELAJARAN (LEARNING Trainee must be able to:
OUTCOMES)
1. Classify an industrialized building system (IBS) to
implement in construction works. (C3, PLO1)

2. Build a building structure using Industrialized Building
System (IBS). (P4, PLO2)

3. Prepare report based on project given. (A2, PLO4)

NO KOD MUKA : 01 DARIPADA 14
NO KOD JPK

DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

SISTEM KERANGKA KELULI
(STEEL FRAME SYSTEMS)
4.0 PENGENALAN

Sistem kerangka keluli dikeluarkan mengikut saiz tertentu dan kemudian
elemen- elemen itu dihasilkan dengan melibatkan pemotongan, penggerudian,
shot blasting dan kimpalan. Elemen- elemen fabrik dihantar ke tapak pembinaan
dan kemudiannya didirikan di mana kimpalan dan pengetatan bolt pada sendi
dijalankan. Sistem ini banyak digunakan sebagai struktur bangunan dan kerangka
bumbung yang mana lebih cepat dan mudah dipasang.

Struktur keluli ini juga sesuai untuk binaan bangunan tinggi dan kebiasaannya
digunakan dengan panel papak dan dinding konkrit pratuang di dalam
penghasilan struktur hibrid dengan masa yang cepat. Ia menawarkan pemasangan
tapak lebih pantas dan pengurangan tenaga pekerja jika dibandingkan dengan lain-
lain jenis IBS.

Kerangka Clearspan
Kerangka tegar (rigid) yang memberikan
ketahanan, kekuatan dan fleksibiliti. Reka bentuk
kerangka yang tidak memerlukan tiang dalaman
dan memberikan ruang yang luas tanpa halangan.

Kerangka Modular
Termasuk tiang dalam dan ruang bangunan yang
lebih luas.

Kerangka Cerun Tunggal
Cucur atap yang berbeza di setiap sisi dinding
membolehkan bumbung bangunan cerun dalam
satu arah.

Lean-to Frames
Direka untuk melekat pada kerangka tegar (rigid)
sedia ada atau struktur yang memerlukan
sokongan tambahan

DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

4.1 KOMPONEN PEMBINAAN
Komponen struktur sistem kerangka keluli terbahagi kepada dua jenis iaitu

keluli tergelek panas dan sejuk, berasaskan kepada proses dan bahan di dalam
pembuatan. Keluli tergolek panas diguna pakai untuk kebanyakan struktur
bangunan yang tinggi terdiri daripada rasuk, tiang dan kerangka bumbung.
Manakala keluli tergolek sejuk diguna untuk penghasilan komponen kerangka
bumbung ringan.

Kerangka Tegar  Dikenali sebagai sistem kerangka momen.
(Rigid)
• Merupakan kerangka tak dirembat, yang mampu
menahan kedua- dua beban menegak dan lateral
oleh lenturan rasuk dan tiang.

• Terdiri daripada rasuk dan tiang

Kerangka Bumbung  Merupakan struktur yang dibina bagi menyokong
Kerangka Portal penutup bumbung.

 Berperanan sebagai asas dalam pembinaan struktur
bumbung dan memberikan bentuk struktur bumbung
yang dikehendaki berdasarkan kepada lukisan pelan
yang disediakan.

• Dicirikan oleh rasuk yang disokong pada kedua- dua
hujung oleh tiang.

• Sambungan antara rasuk dan tiang adalah tegar (rigid)
sehingga momen lentur dalam rasuk dipindahkan ke
tiang

DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

4.2 KELEBIHAN DAN KEKURANGAN SISTEM KERANGKA KELULI

Kelebihan :

a) Kekuatan dan Ketahanan
- Komponen keluli struktur lebih ringan dan lebih kuat daripada weight-bearing
wood atau produk konkrit. Fabrikasi keluli berat yang biasa adalah 30%
hingga 50% lebih ringan daripada kayu. Ini menjadikan pembinaan bingkai
keluli jauh lebih kuat dan lebih tahan lama berbanding dengan alternatif
kerangka kayu tradisional

b) Fabrikasi mudah dalam saiz yang berbeza
- Steel studs boleh didapati dalam pelbagai saiz dan boleh dibuat pesanan. Ini
bermakna ia boleh disesuaikan untuk menanggung beban khusus dalam
semua jenis bangunan dan saiz yang berbeza.

c) Kalis api
- Pembinaan kerangka keluli sangat tahan api, mengurangkan risiko kebakaran
keatas bangunan dan memperlahankan penyebaran api sekiranya berlaku
kebakaran. Pelapik tahan api khas bertindak untuk meningkatkan sifat keluli
struktur ini.

d) Rintangan serangga perosak
- Komponen keluli struktur adalah kebal terhadap serangga dan mamalia yang
boleh merosakkan dan yang boleh menyebabkan masalah kepada kerangka
kayu.

e) Kelembapan dan rintangan cuaca
- Keluli struktur mempunyai sifat tahan lembapan yang baik, bergantung pada
kandungan karbonnya. Salutan zink panas dan rawatan serbuk tambahan
untuk rintangan karat yang dipertingkatkan akan menjadikan komponen keluli
struktur lebih kebal terhadap kesan air (pertimbangan bagi komponen yang
terdedah kepada cuaca).

Kekurangan :

a) Konduktiviti termal
- Nilai penebatan dinding boleh dikurangkan sebanyak separuh apabila haba
dipindahkan melalui studs steel. Apabila pembinaan bingkai keluli digunakan,
langkah-langkah penebat perlu diletakkan untuk mengatasi kekonduksian
terma keluli

DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

b) Mengurangkan fleksibiliti di tapak
- Pengukuran keluli perlu dikira dengan tepat terlebih dahulu, kerana fabrikasi
keluli dihantar ke tapak dalam bentuk akhir, siap untuk dimasukkan ke dalam
bangunan. Jika komponen yang dihasilkan tidak tepat, kerangka komponen
perlu dihantar kembali ke kilangl untuk penyelarasan.

c) Struktur sokongan
- Pembinaan kerangka keluli jarang berfungsi sendiri. Mereka biasanya
memerlukan drywall, pelapis, penebat dan komponen kayu tambahan untuk
dirikan bangunan

4.3 JENIS DAN KAEDAH PENYAMBUNGAN
4.3.1 Kaedah Penyambungan Kerangka Tegar (Rigid)

 Pada asasnya, reka bentuk struktur kerangka tegar tidak banyak berbeza
dengan struktur lain. Yang perlu dipertimbangkan adalah sambungan yang
dilakukan adalah stabil dan kuat antara struktur rasuk dan tiang.

 Struktur kerangka tegar mempunyai ciri- ciri sambungan tegar tiang dan rasuk
lurus atau tirus yang boleh menjadi kerangka keluli tegar atau kerangka konkrit
tegar.

 Sambungan Kerangka Keluli Tegar bagi modul

 Menggunakan jenis sambungan  Menggunakan sudut atau split T
welded unreinforced flange – bolted untuk menyambung flanged rasuk
web, modul ini tidak dapat menolak atas dan bawah dengan tiang untuk
menolak beban angin
beban sisi

DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

 Sambungan Post Northrigde Special
Moment Resisting (dikimpal dan bolt)
dalam satu arah dan sambungan mudah
dalam arah orthogonal.

4.3.2 Kaedah Penyambungan Kerangka Portal
i. Penyambungan asas untuk kerangka portal

Kaki atau stanchions
kerangka portal perlu
bersambung dengan bahagian
bawah asas.

ii. Penyambungan rabung untuk kerangka portal
Penyambungan rabung

atau penyambungan puncak

Penyambungan ini perlulah kuat dengan menggunakan kepingan berbentuk baji
yang dipanggil kepingan gusset untuk menguatkan kawasan bolt.

iii. Penyambungan lutut untuk kerangka portal
Kepingan gusset akan digunakan untuk
meningkatkan kekuatan, menjadikan
kawasan bolt lebih besar dan mencegah
pesongan di bawah beban.

DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

Penyambungan lutut mesti kuat untuk
menyokong beban bumbung dan
mencegah lenturan daripada berlaku

iv. Pendakap pepenjuru untuk kerangka portal
Pendakap pepenjuru untuk kerangka
portal ini digunakan untuk
menggalakkan pergerakn penjuru.

v. Keratan rentas untuk kerangka portal

Keratan rentas ini boleh ditetapkan
mendatar atau menegak bergantung
kepada cara panel pelapisan dipasang.

vi. Tali kabel untuk kerangka portal

Ikatan dawai dan tiub ini digunakan
untuk mengelakkan leratan pelapis
daripada kendur dan dapat menambah
kekuatan yang besar ke penyambungan
pelapisan luaran.

DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

4.4 PROSES DAN KAEDAH PEMBINAAN
Pembinaan struktur kerangka keluli termasuk pembinaan asas, lajur, rasuk dan
sistem lantai.

Rajah 4.1: Pembinaan Struktur Kerangka Keluli
Prosedur pembinaan struktur kerangka keluli adalah seperti berikut:

➢ Pembinaan struktur asas kerangka keluli
➢ Pembinaan tiang keluli
➢ Pemasangan rasuk keluli
➢ Sistem lantai yang digunakan dalam pembinaan struktur kerangka keluli

Rajah 4.2 : Struktur Kerangka Keluli

DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

4.4.1 Pembinaan struktur asas kerangka keluli
 Pembinaan struktur kerangka keluli bermula dengan pembinaan asas.
 Secara amnya, jenis asas yang diperlukan untuk struktur yang diberikan
adalah berdasarkan kepada kapasiti galas tanah. Penyiasatan tanah termasuk
penerokaan permukaan dan permukaan bawah digunakan untuk menilai
keadaan tanah di mana struktur kerangka keluli berada.
 Sebagai contoh, apabila beban sederhana atau rendah dikenakan, maka perlu
menggunakan pad galas konkrit bertetulang atau asas jalur. Jenis asas ini
memindahkan beban ke tanah yang mampu menyokong beban yang
dipindahkan.

Rajah 4.3: Pad Galas Konkrit Bertetulang Untuk Struktur Kerangka Keluli

 Sekiranya kekuatan tanah adalah lemah dan beban yang dikenakan adalah
besar, maka ia perlu menggunakan asas cerucuk.

 Asas cerucuk akan memindahkan beban struktur yang dikenakan kepada
tanah. Asas cerucuk berfungsi untuk memindahkan beban struktur
kerangka keluli walaupun kapasiti galas tanah rendah dengan keupayaan
galas yang mencukupi.

Rajah 4.4: Asas cerucuk untuk Rajah 4.5: Cerucuk Galas
memindahkan beban struktur Keluli ditanam ke dalam

kerangka keluli Tanah

DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

4.4.2 Pembinaan Tiang Keluli
 Langkah pembinaan kerangka keluli yang seterusnya ialah
penempatan tiang keluli.
 Bahagian keluli ditentukan berdasarkan beban yang dikenakan.
 Terdapat pelbagai saiz bahagian tiang keluli untuk dipilih dan
tiang keluli ini biasanya dihasilkan terlebih dahulu. Titik paling ketara
dalam pemasangan tiang adalah sambungan antara asas dengan
tiang dan sambungan antara tiang.
 Sambungan asas dengan tiang adalah plat asas dikimpal pada
hujung tiang.
 Bentuk plat asas yang sering digunakan adalah bentuk segi empat
dan segi empat tepat. Butiran biasa sambungan tiang dengan
asas adalah ditunjukkan seperti rajah di bawah.

Rajah 4.6: Butiran Asas dengan Tiang Keluli, (A) Bolt yang dibuat di
plat asas, (B) Pandangan sisi tiang dengan asas

 Sambungan tiang terdapat pada setiap dua atau tiga tingkat untuk
memudahkan proses pemasangan disamping memudahkan proses
pengeluaran dan penghantaran tiang keluli.

 Jarak antara penyambungan lantai dan tiang adalah kira- kira 60cm. Apabila
tiang keluli bulat digunakan, sambungan kimpalan digunakan untuk
menyambung kedua-dua tiang keluli di atas dan di bawah.

Rajah 4.7: Sambungan Tiang

DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

4.4.3 Pemasangan Rasuk Keluli
 Pelbagai bahagian rasuk prefabrikasi boleh digunakan dalam pembinaan
pelbagai tingkat struktur kerangka keluli.
 Rasuk biasanya memindahkan beban dari lantai dan bumbung ke tiang.
Rasuk keluli boleh dipanjangkan sehingga 18m, tetapi rasuk keluli yang paling
biasa digunakan adalah berukuran antara 3m hingga 9m.
 Semasa rasuk keluli didirikan, terdapat dua sambungan iaitu sambungan tiang
dengan rasuk dan sambungan rasuk dengan rasuk.
 Terdapat pelbagai jenis sambungan tiang dengan rasuk yang dipilih
berdasarkan jenis beban yang dikenakan pada sambunagn tiang dengan
rasuk.
 Sebagai contoh, jika sambungan hanya melibatkan beban menegak, maka
sambungan mudah digunakan. Plat hujung fleksibel, plat sirip dan sudut
double cleat adalah contoh sambungan mudah yang ditunjukkan dalam rajah
di bawah

Rajah 4.8: (A) Plat Hujung Fleksibel, (B) Plat Sirip, (C) Sudut Double Cleat
 Jika sambungan melibatkan kedua- dua beban menegak (daya ricih) dan
daya kilasan (torsion force), maka sambungan plat hujung kedalaman
penuh dan sambungan plat hujung yang panjang perlu dipertimbangkan
seperti yang ditunjukkan dalam di bawah.

Rajah 4.9: Sambungan Plat Hujung Kedalaman Penuh Dan Sambungan
Plat Hujung Yang Panjang

DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

 Bagi sambungan rasuk dengan rasuk, plat hujung sambungan rasuk
dengan rasuk digunakan untuk penyambungan rasuk keluli sekunder
dengan rasuk keluli utama. Oleh kerana flange atas rasuk sekunder
menyokong sistem lantai, maka ia mesti disamakan dengan flange
bahagian atas rasuk utama. Flange bahagian atas rasuk sekunder
ditunjukkan seperti rajah di bawah.

Rajah 4.10: Bahagian Bertakuk Rasuk Sekunder

Rajah 4.11: Plat Hujung Sambungan Rasuk dengan Rasuk
 Sebagai alternatif, pendakap unjuran dikimpal kepada rasuk utama dan

kemudian rasuk sekunder disambung tanpa perlu di notched dengan
rasuk keluli sekunder seperti yang ditunjukkan dalam di bawah.

Rajah 4.12: Penyediaan Pendakap yang Dikimpal kepada Rasuk Utama Keluli

DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

4.4.4 Sistem Lantai yang digunakan dalam Pembinaan Struktur Kerangka Keluli
 Terdapat pelbagai jenis sistem lantai yang boleh digunakan dalam
pembinaan kerangka keluli.
 Lantai biasanya dipasang setelah rasuk didirikan. Sistem lantai bukan
sahaja menyokong beban menegak tetapi juga bertindak seperti diafragma
dan menahan beban lateral melalui penggunaan bracings.
 Contoh- contoh sistem lantai termasuk rasuk komposit jangka pendek dan
papak dengan dek logam, slimdek, rasuk komposit selular dengan papak
dan dek keluli, rasuk slimflor dengan unit konkrit pratuang, rasuk komposit
jangka panjang dan papak dengan dek logam, rasuk komposit dengan unit
konkrit pratuang dan rasuk bukan komposit dengan unit konkrit pratuang.

Rajah 4.13: Butiran Lantai Komposit yang digunakan dalam Struktur Kerangka Keluli

Rajah 4.14: Papak Konkrit Pratuang diletakkan pada Struktur Kerangka Keluli

DCA 4133 – INDUSTRIALIZED BUILDING SYSTEM

4.4.5 Pembinaan Pendakap (Bracing) dan Pelekap (Cladding) dalam Struktur
Kerangka Keluli
 Pendakap digunakan untuk menahan daya lateral yang dikenakan pada
struktur dan ia memindahkan beban lateral kepada tiang dan kemudian
kepada asas.

Rajah 4.15: Pendakap dengan Butiran Sambungan
 Terdapat pelbagai jenis pelekap bagi struktur kerangka keluli yang

digunakan seperti pelekap bata dan sheet cladding yang boleh digunakan
untuk melindungi bahagian dalam struktur.