Optimasi Perencanaan Rangka Menara Air Struktur Baja Pada Ketinggian 15 M Untuk Kapasitas 25 M3

(1)

OPTIMASI PERENCANAAN RANGKA MENARA AIR STRUKTUR BAJA PADA KETINGGIAN 15 M

UNTUK KAPASITAS 25 M3

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas-tugas dan memenuhi syarat untuk menempuh Colloqium Doctum/Ujian Sarjana Teknik Sipil

OLEH

DWI SYAH PUTERA TARIGAN NIM : 060424002

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION

DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

OPTIMASI PERENCANAAN RANGKA MENARA AIR STRUKTUR BAJA PADA KETINGGIAN 15 M

UNTUK KAPASITAS 25 M3 (Studi Literatur)

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk Melengkapi Tugas- tugas Dan Memenuhi Syarat untuk Menempuh Ujian Sarjana Teknik Sipil Universitas Sumatera Utara

Disusun oleh:

DWI SYAH PUTERA TARIGAN NIM. 060 424 002

Disetujui oleh : Pembimbing

Ir. Sanci Barus, MT NIP . 19520901 198112 1 002

Penguji I Penguji II Penguji III

Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan Emilia Kadreni, ST. MT Ir. Robert Panjaitan NIP.19561224 198103 1 002 NIP. 19741012 200012 2 012 NIP. 19591110 198701 1 002

Mengesahkan

Koordinator PPSE Ketua Departemen Teknik Sipil Departemen Teknik Sipil Fak. Teknik USU

Fak. Teknik USU

Ir. Zulkarnain A. Muis, M.Eng.Sc Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan NIP. 19560326 198103 1 003 NIP. 19561224 198103 1 002

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

ABSTRAK

Dalam perencanaan rangka menara selain kuat, stabil dan kaku harus ekonomis karena menyangkut masalah pembiayaan yang cukup besar. Untuk itu perlu dicari suatu keadaan jumlah medan (n), pada rangka menara dengan membandingkan 3 buah profil yang akan menghasilkan biaya yang ekonomis pula sehingga nantinya memberi bobot total rangka menara yang minimum.

Untuk mencapai tujuan tersebut, pada perhitungan dilakukan dengan cara coba – coba dengan jumlah medan (n) adalah 3, 4, 5, dengan membandingkan jenis profil. Profil yang dibandingkan untuk rangka menara adalah profil 2L, profil 2C dan profil IWF.

Perhitungan struktur rangka menara menggunakan metode analisis, dengan memberikan hasil yaitu bobot paling minimum pada jumlah medan (n) = 8 dengan menggunakan profil 2L berat 861,4524 Kg. .( 12,75 % dari profil 2C dan 42,01 % dari profil IWF)

(4)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan yang Maha Esa atas berkat rahmat, karunia dan penyertaan-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul “ Optimasi Perencanaan Rangka Menara Air Struktur Baja Pada Ketinggian 15 M Untuk Kapasitas 25 M³ ”. Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk dapat menyelesaikan Program Pendidikan Sarjana Ekstension Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Dalam menyusun dan menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis banyak sekali menerima bimbingan, bantuan, dan dukungan dari berbagai pihak. Maka dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tinginya kepada:

1. Bapak Ir. Sanci Barus, MT., sebagai Dosen Pembimbing yang telah memberikan dukungan penuh dari awal hingga selesainya Tugas Akhir ini; 2. Bapak Prof. Dr. Ing. Johannes Tarigan, sebagai Ketua Departemen Teknik

Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara sekaligus Dosen Wali penulis;

3. Bapak Ir. Zulkarnain A.Muis, M.Eng,Sc., sebagai Koordinator Program Pendidikan Ekstension Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;

4. Seluruh Dosen Staf Pengajar Program Pendidikan Ekstension Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara;

(5)

5. Para Pegawai Tata Usaha Program Pendidikan Ekstension Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara (Kak Lince dan Bang Zul); 6. Secara khusus penulis mengucapkan terima kasih kepada rekan-rekan

mahasiswa terlebih-lebih kepada rekan-rekan Ekstension 2007, 2006, dan 2008 atas dorongan dan bantuan yang diberikan.

7. Secara khusus penulis berterima kasih kepada orang tua, ayah dan ibunda, adik beserta seluruh keluarga yang telah memberikan dorongan baik moral, material dan doa restu hingga selesainya Tugas Akhir ini.

Penulis juga menyadari bahwa penulisan ini masih jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan pengetahuan dan pengalaman penulis. Maka untuk menyempurnakan isi dari tugas akhir ini, penulis dengan rendah hati sangat mengharapkan saran-saran serta kritik yang konstruktif dari staf pengajar dan rekan-rekan mahasiswa serta kalangan praktis lainnya.

Akhir kata penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat bagi kita semua.

Medan, Juni 2011 Hormat Saya, Penulis

Dwi Syah Putera Tarigan NIM. 060 424 002

(6)

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR NOTASI... ix

BAB I PENDAHULUAN ... 1

A. Umum... 1

B. Latar Belakang ... 1

C. Tujuan ... 3

D. Pembatasan Masalah ... 3

E. Metodologi ... 4

F. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN KEPUSTAKAAN... 6

A. Umum ... 6

B. Karakteristik Baja ... 6

C. Bentuk – Bentuk Baja Profil ... 17

D. Jenis – Jenis Pembebanan ... 18

1. Beban Mati... 18

(7)

3. Beban Angin ... 20

4. Beban Gempa ... 21

BAB III METODE PENELITIAN ... 22

A. Data Umum Struktur Baja ... 22

B. Perencanaan Pembebanan ... 23

C. Metode Analisis Rangka Menara... 24

1. Perencanaan Rangka Menara ... 24

2. Dimensi Rangka Menara ... 27

3. Stabilitas Terhadap Rangka Batang ... 27

BAB IV PEMBAHASAN... 31

A. Berat Sendiri ... 31

B. Akibat Berat Angin ... 39

1. Berat Angin Kiri ... 39

2. Berat Angin Kanan... 47

C. Pendimensian Profil ... 58

D. Perhitungan Berat Profil... 94

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 111

DAFTAR PUSTAKA ... 112 LAMPIRAN

(8)

DAFTAR TABEL

Halaman

2.1 Daftar Tegangan Dari Beberapa Jenis Baja ... 12

4.1 Gaya Batang Akibat Berat Sendiri Pada Jumlah Medan (n) = 3 .. 36

4.2 Gaya Batang Akibat Berat Sendiri Pada Jumlah Medan (n) = 4 .. 37

4.3 Gaya Batang Akibat Berat Sendiri Pada Jumlah Medan (n) = 5 .. 38

4.4 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kiri Pada Jumlah Medan (n) = 3 ... 44

4.5 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kiri Pada Jumlah Medan (n) = 4 ... 45

4.6 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kiri Pada Jumlah Medan (n) = 5 ... 46

4.7 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kanan Pada Jumlah Medan (n) = 3 ... 52

4.8 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kanan Pada Jumlah Medan (n) = 4 ... 53

4.9 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kanan Pada Jumlah Medan (n) = 5 ... 54

4.10 Kombinasi Pembebanan Pada Jumlah Medan (n) = 3 ... 55

4.11 Kombinasi Pembebanan Pada Jumlah Medan (n) = 4 ... 56

4.12 Kombinasi Pembebanan Pada Jumlah Medan (n) = 5 ... 57

4.13 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2L dengan Jumlah Medan (n) = 3 ... 100

4.14 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2L dengan Jumlah Medan (n) = 4 ... 101

4.15 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2L dengan Jumlah Medan (n) = 5 ... 102

(9)

4.16 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2C

dengan Jumlah Medan (n) = 3 ... 103 4.17 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2C

dengan Jumlah Medan (n) = 4 ... 104 4.18 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2C

dengan Jumlah Medan (n) = 5 ... 105 4.19 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil IWF

dengan Jumlah Medan (n) = 3 ... 106 4.20 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil IWF

dengan Jumlah Medan (n) = 4 ... 107 4.21 Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil IWF

(10)

DAFTAR GAMBAR

Halaman 2.1 Hubungan Tegangan-Regangan

Untuk Uji Tarik Pada Baja Lunak ... 9 2.2 Penentuan Tegangan Leleh... 13 4.1 Grafik Hubungan Berat Profil dengan Jumlah Medan (n)

pada Profil 2L ... 109 4.2 Grafik Hubungan Berat Profil dengan Jumlah Medan (n)

pada Profil 2C ... 109 4.3 Grafik Hubungan Berat Profil dengan Jumlah Medan (n)

pada Profil IWF ... 110 4.4 Grafik Hubungan Berat Profil dengan Jenis Profil …………... 110

(11)

DAFTAR NOTASI

Ix = Inersia Baja (Cm4)

σ = Tegangan Ijin Baja (Kg/cm²) NT = Pembebanan Tetap (Kg) LK = Panjang Tekuk (cm)

ix,iy = Jari – Jari Kelembaban Dari Batang Tersusun Terhadap Sumbu (cm)

imin = Jari – Jari Kelembaban Dari Batang Tersusun Terhadap Sumbu yang Memberikan Harga yang Kecil (cm)

W = Tekanan Angin (Kg/m²)

Sx = Statis Momen Terhadap Sumbu Bebas Bahan (cm³) 2a = Jarak Sumbu ke Sumbu (cm)

FTotal = Luasan Profil (Cm²)

FPerlu = Luasan profil yang direncanakan (Cm²) λ = Kelangsingan

ω = Faktor tekuk

m = Jumlah Tunggal yang Membentuk Batang Tersusun n = Jumlah Medan

(12)

ABSTRAK

(13)

BAB I PENDAHULUAN

A. Umum

Perkembangan ilmu pengetahuan di bidang teknik sipil mengakibatkan perubahan sistem konstruksi baik ditinjau dari segi mutu, bahan, struktur konstruksi serta ekonomisnya. Untuk itu perlu disadari bahwa seseorang yang berkecimpung di dunia konstruksi harus dapat mengantisipasi hal hal tersebut di atas.

Baja merupakan suatu bahan konstruksi yang lazim digunakan dalam struktur bangunan sipil. Karena kekuatannya yang tinggi dan ketahanannya terhadap gaya yang bekerja serta nilai ekonomisnya maka bahan baja telah menjadi pilihan untuk konstruksi bangunan seperti gedung, menara/tower.

B. Latar Belakang

Pada perencanaan suatu bangunan haruslah membuat kriteria untuk menilai tercapai atau tidaknya suatu penyelesaian yang optimum. Adapun kriteria umum untuk struktur bangunan biasanya berupa produksi bahan yang minimum, waktu konstruksi yang singkat, tenaga kerja yang minim, serta operasional kerja yang minimum.

Untuk bangunan konstruksi rangka baja, perencanaan struktur dilakukan untuk mendapatkan suatu struktur yang stabil seperti memiliki kekuatan dan kekakuan yang memadai, memiliki nilai ekonomis pada pembiayaan awal dan pada saat perawatan/pemeliharaan serta kemudahan pelaksanaannya, memiliki

(14)

umur pelayanan yang lama, dan juga penyesuaian konstruksi yang diperlukan pada masa yang akan datang.

Kenyataan ini menunjukan semakin kompleksnya permasalahan yang dihadapi dalam perencanaan suatu konstruksi rangka baja. Pada umumnya tujuan perencanaan struktur adalah untuk menghasilkan suatu struktur yang stabil, kuat, kokoh dan memenuhi tujuan lainnya seperti ekonomis dan kemudahan pelaksanaan. Suatu struktur disebut stabil apabila konstruksi tersebut tidak terguling, miring atau bergeser selama umur rencana bangunan. Dikatakan kuat dan kokoh dimana kemungkinan terjadinya kegagalan struktur dan kehilangan kemampuan pelayanan selama umur rencana adalah kecil dan dalam batas yang dapat diterima serta kerusakan yang dan keausan yang terjadi pada konstruksi selama umur rencana masih dalam batas wajar dan tidak memerlukan pemeliharaan yang berlebihan. Pada konstruksi rangka baja, pemilihan dimensi profil yang sesuai sangat diperlukan yang mana nantinya profil baja yang dipilih adalah kuat menahan beban beban yang terjadi pada struktur dengan mempertimbangkan nilai ekonomis dan optimalisasi profil yang akan dipakai.

Ekonomis suatu konstruksi rangka batang tergantung pada berat konstruksinya. Makin berat bobotnya makin mahal biaya konstruksi dan demikian pula sebaliknya.

Pada optimasi pererncanaan menara air rangka baja dapat timbul masalah dalam penentuan tipe profil rangka batang dalam hal pencapaian nilai ekonomisnya.

(15)

Adapun masalah yang akan dibahas pada tulisan ini adalah menentukan bobot total minimum suatu konstruksi baja rangka batang menara air. Ada beberapa profil yang digunakan untuk merencanakan suatu konstruksi baja dengan tujuan memperoleh nilai ekonomis dan struktur yang aman. Dari beberapa profil baja yang digunakan tentunya memberikan hasil yang berbeda. Disini penulis membandingkan baja profil 2L, 2C dan IWF.

C. Tujuan

Penulisan tugas akhir ini dimaksudkan untuk mengoptimasi dan lebih memahami pengaruh penggunaan profil dalam suatu struktur rangka baja khususnya rangka baja dengan profil 2L, 2C dan IWF.

D. Pembatasan Masalah

Supaya Pengkajian mengarah pada tujuan yang relevan dengan judul Tugas Akhir dan karena keterbatasan pengetahuan, literature, dan journal yang dimiliki penyaji, maka perlu diadakan pembatasan masalah untuk memperoleh analisis yang memadai.

Adapun batasan-batasannya adalah :

1. Dalam perencanaan optimasi struktur menara air, tingkat kekakuan dari konstruksi mempunyai peranan yang sangat penting untuk menghitung gaya-gaya dalam yang bekerja.

2. Penulisan tugas akhir ini tidak membahas mengenai sambungan profil rangka baja.

(16)

3. Dalam pembahasan di tugas akhir ini, penulis akan membahas mengenai perencanaan dimensi profil struktur baja yang mana perhitungan beban berdasarkan peraturan muatan angin dan perencanaan profil konstruksi menggunakan metode Allowable Stress Design (ASD).

4. Analitis perencanaan dilakukan untuk memperoleh nilai nilai gaya dalam yang terjadi, dimana nilai nilai gaya dalam yang diperoleh akan digunakan dalam penentuan dimensi profil. Untuk kapasitas tangki air ditentukan sebesar 25 m3 pada ketinggian 15 m.

5. Mutu Baja yang digunakan Adalah BJ 37 (Fe 360)

E. Metodologi

Metodologi yang dipergunakan dalam tugas akhir ini adalah studi literature, adapun sumbernya berasal dari buku-buku jurnal dan buku-buku yang berhubungan dengan analisa yang akan dibahas. Sedangkan metode yang akan digunakan dalam perhitungan mekanikanya adalah metode Titik Buhul. Setelah didapat gaya-gaya yang bekerja pada masing-masing batang yang membentuk konstruksi maka dilakukan pendimensian batang sehingga bobot rangka menara dapat diketahui.

(17)

F. Sistematika Penulisan

Untuk memberikan gambaran garis besar penulisan Tugas Akhir ini, maka isi tulisan ini dapat diuraikan sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Terdiri dari latar belakang, Pembatasan masalah, Maksud dan Tujuan, Metodologi, dan Sistematika Penulisan.

BAB II : TINJAUAN KEPUSTAKAAN

Terdiri dari penjelasan umum mengenai baja, tipe tipe pembebanan, metode perhitungan statika, karakteristik baja, dan berbagai macam dimensi profil baja yang sering digunakan.

BAB III : PERHITUNGAN DAN ANALISIS

Bab ini berisi hasil-hasil perhitungan dalam perencanaan struktur bangunan menara air. Analisis yang dilakukan berdasarkan batasan-batasan yang sudah ditetapkan dalam ruang lingkup dan batasan pembahasan.

BAB IV : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisikan kesimpulan yang dapat diambil dari seluruh kegiatan tugas akhir ini dengan menitikberatkan pada optimalisasi dan ekonomisasi profil yang akan digunakan.

(18)

BAB II

TINJAUAN KEPUSTAKAAN

A. Umum

Baja merupakan sauatu bahan konstruksi yang lazim digunakan dalam struktur bangunan sipil. Karena kekuatan yang tinggi dan ketahanan terhadap gaya luar yang besar maka baja ini juga telah menjadi bahan pilihan untuk konstruksi menara air rangka baja. Struktur baja bisa dibagi atas tiga kategori umum :

a. Struktur rangka (framed structure), yang elemennya bisa terdiri dari batang tarik, kolom, balok dan batang yang mengalami gabungan lenturan dan beban aksial

b. Struktur gantung (suspension), yang sistem pendukung utamanya mengalami tarikan aksial yang dominan.

c. Struktur selaput (sheel), yang tegangan aksialnya dominan.

B. Karakteristik Baja

Pengetahuan mengenai karakteristik baja merupakan keharusan apabila seorang insinyur menggunakan baja sebagai pilihan untuk merencanakan suatu bagian struktur. Sifat mekanisme yang sangat penting pada baja diperoleh berdasarkan hukum eksperimental tegangan dan regangan yang didapatkan oleh Robert Hooke pada tahun 1678. jika benda mengalami pembebanan, didapatkan bahwa untuk bahan tertentu perpanjangannya berbanding lurus dengan beban yang dipasang. Jika bahan terbuat dari bahan terbuat dari bahan elastic yang penampangnya sama dibebani menurut sumbunya, tegangannya sama pada

(19)

seluruh penampang dan besarnya sama dengan besar beban dibagi dengan luas penampangnya. Regangan sumbu sama dengan pertambahan panjang dibagi dengan panjang semula, sehinggga dapat ditulis:

A P

σ= ……… (2.1)

Lu L -Lo =

ε ……… (2.2)

E . ε

σ= ... (2.3)

dimana : P = gaya aksial yang bekerja pada penampang A = luas penampang

Lo = panjang mula – mula

L = panjang batang setelah mendapatkan beban E = modulus elastisitas

Berdasarkan persentase zat arang yang dikandung, baja dapat dikategorikan sebagai berikut :

1. Baja dengan persentase zat arang rendah ( low carbon steel ) Yakni lebih kecil dari 0.15 %

2. Baja dengan persentase zat arang ringan ( mild carbon steel ) Yakni 0.15 % - 0.29 %

3. Baja dengan persentase zat arang sedang ( medium carbon steel ) Yakni 0.30 % - 0.59 %

4. Baja dengan persentase zat arang tinggi ( High carbon steel ) Yakni 0.60 % - 1.7 %

(20)

Baja untuk bahan struktur termasuk kedalam baja yang persentase zat arang yang ringan ( mild carbon steel ), semakin tinggi kadar zat arang yang terkandung didalamnya, maka semakin tinggi nilai tegangan lelehnya. Sifat-sifat bahan struktur yang paling penting dari baja adalah sebagai berikut :

1. Modulus Elastisitas ( E )

Modulus elastisitas untuk semua baja ( yang secara relative tidak tergantung dari kuat leleh ) adalah 28000 sampai 30000 ksi atau 193000 sampai 207000 Mpa. Nilai untuk desain lazimnya diambil sebesar 29000 ksi atau 200000 Mpa.

Berdasarkan Peraturan Perencanaan Bangunan Indonesia ( PPBBI ), nilai modulus elastisitas baja adalah 2,1 x 106 kg/cm² atau 2,1 x 105 MPa. 2. Modulus Geser ( G )

Modulus geser setip bahan elastis dihitung berdasarkan formula :

(

+μ

)

1 2

E G

Dimana µ = perbandingan poisson yang diambil sebesar 0,3 untuk baja. Dengan menggunakan µ = 0,3 maka akan memberikan G = 11000 ksi atau 77000 MPa.

Berdasarkan Peraturan Perencanaan Bangunan Baja Indonesia ( PPBBI ), nilai modulus geser ( gelincir ) baja adalah 0,81 x 106 kg/cm² atau 0,81 x 105 MPa.

3. Koefisien Ekspansi ( α )

Koefisien ekspansi adalah koefisien pemuaian linier. Koefisien ekspansi baja diambil sebesar 12 x 10-6 per 0C.

(21)

σ

A’ M

ε

4. Tegangan Leleh ( σ1 )

Tegangan leleh ditentukan berdasarkan mutu baja. 5. Sifat – sifat lain yang penting.

Sifat – sifat ini termasuk massa jenis baja, yang sama dengan 490 pcf atau 7,850 t/m3, atau dalam berat satuan, nilai untuk baja sama dengan 490 pcf atau 76, 975 kN/m³, berat jenis baja umumnya adalah sebesar 7,85 t/m3. Untuk mengetahui hubungan antara tegangan dan regangan pada baja dapat dilakukan dengan uji tarik di laboratorium. Sebagian besar percobaan atas baja akan menghasilkan bentuk hubungan antara tegangan dan regangan seperti tergambar di bawah ini.

Gambar 2.1 Hubungan tegangan - regangan untuk uji tarik pada baja lunak.

Keterangan gambar :

σ = tegangan baja

ε = regangan baja A = titik proporsional A’ = titik batas elastis B = titik batas plastis M = titik runtuh C = titik putus

(22)

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa sampai titik A hubungan antara tegangan dan regangan masih linier atau keadaan masih mengikuti hukum Hooke. Kemiringan garis OA menyatakan besarnya modulus elastisitas E. Diagram regangan untuk baja lunak memiliki titik leleh atas ( upper yield point ), σyu dan daerah leleh datar. Secara praktis, letak titik leleh atas ini, A’ tidaklah terlalu berarti sehingga pengaruhnya sering diabaikan. Titik A’ sering juga disebut sebagai titik batas elastis ( elasticity limit ). Sampai batas ini bila gaya tarik dikerjakan pada batang baja maka batang tersebut akan berdeformasi. Selanjutnya bila gaya itu dihilangkan maka batang akan kembali ke bentuk semula. Dalam hal ini batang tidak mengalami deformasi permanen.

Bila beban yang bekerja bertambah, maka akan terjadi pertambahan regangan tanpa adanya pertambahan tegangan. Sifat pada daerah AB inilah yang disebut sebagai keadaan plastis. Lokasi titik B, yaitu titik batas plastis.

Daerah BC merupakan daerah strain hardening, dimana pertambahan regangan akan diikuti dengan sedikit pertambahan tegangan. Disamping itu, hubungan tegangan dengan regangannya tidak lagi bersifat linier. Kemiringan garis setelah titik B ini didefenisikan sebagai Ez. Di titik M, yaitu regangan berkisar antara 20 % dari panjang batang, tegangannya mencapai nilai maksimum yang disebut sebagai tegangan tarik batas ( Ultimate tensile strength ). Akhirnya bila beban semakin bertambah besar lagi maka titik C batang akan putus.

(23)

Tegangan leleh adalah tegangan yang terjadi pada saat baja mulai meleleh. Dalam kenyataannya, sulit untuk menentukan besarnya tegangan leleh, sebab perubahan dari elastisitas menjadi plastis seringkali besarnya tidak tetap.sebagai standar menentukan besarnya tegangan leleh dihitung dengan menarik garis sejajar dengan sudut kemiringan modulus elastisitasnya, dari regangan sebesar 0.2 %.

Harga konstanta – konstanta diatas untuk baja structural adalah :

• Modulus Elastisitas E = 2,1 x 106 kg/cm²

• Modulus Geser G = 0,81 x 106 kg/cm²

• Angka Poison μ = 0,30

• Koefisien Muai α1 = 12 x 10-6 per º C

Sifat fisik batangan tulangan baja yang paling penting, untuk digunakan dalam

perhitungan perencanaaan beton bertulangan adalah tegangan leleh (fc) dan modulus elastiisitas (E). Tegangan leleh (titik leleh) baja ditentukan melalui prosedur pengujian standar sesuai dengan SII 0136-84, dengan ketentuan bahwa tegangan leleh adalah tegangan baja pada saat meningkatnya tegangan tidak disertai lagi dengan peningkatan regangannya. Didalam perencanaan atau analisis beton bertulang pada umumnya nilai tegangan leleh baja tulangan diketahui atau ditentukan pada awal perhitungan.

Disamping usaha standarisasi yang telah dilakukan masing – masing negara produsen baja, kebanyakan negara produsen baja pada dewasa ini masih berorientasi pada spesifikasi teknis yang ditetapkan ASTM. Di Indonesia produksi

(24)

baja tulangan dan baja struktur telah diatur sesuai dengan Standard Industri Indonesia.

Tabel 2.1 Daftar tegangan dari beberapa jenis baja

Jenis Baja Tegangan Leleh (

σ

1) (kg/cm²)

Tegangan Ultimate (

σ

u) (kg/cm²)

Bj 34 2100 3400

Bj 37 2400 3700

Bj 41 2500 4100

Bj 44 2800 4400

Bj 50 2900 5000

Bj 52 3600 5200

Baja merupakan bahan struktur yang sangat luas penggunaannya, sehingga harus memenuhi standar yang telah ditetapkan. Menurut sifatnya baja merupakan bahan yang keseragamannya dari komposisinya sangat baik dan homogenitasnya sangat tinggi terutama Fe (Ferum) dalam bentuk Kristal dan zat arang (C), dalam pembersihan kristalnya melalui panas yang tinggi serta proses selanjutnya, kemudian akan diperoleh besi kasar dari dapur pemroses (tanur tinggi). Untuk menjamin daktilitas dari baja, maka persentase maksimum dari zat arang, posfor dan sulfur dibatasi. Pembatasan komposisi maksimum dari campuran tersebut adalah 1,7 % zat arang(C) ; 1,65 % Mangan (Mn) ; 0,6 % Silikjon ; 0,60 % Tembaga (Cu).

Kekuatan baja ini tergantung kepada kadar karbon dan mangan yang dikandungnya. Penambahan persentase karbin meningkatkan tegangan leleh tetapi mengurangi daktilitas, sehingga sukar dilas. Pengelasan akan ekonomis dan memuaskan bila kandungan karbon baja tersebut tidak lebih dari 0,30 %.

(25)

Gambar 2.2 Penentuan tegangan leleh.

Dari titik regangannya 0,2 % ditarik garis sejajar dengan garis OB sehingga memotong grafik tegangan regangan dan memotong sumbu tegangan.Tegangan yang diperoleh ini disebut dengan tegangan leleh. Tegangan-tegangan leleh dari bermacam-macam baja bangunan diperlihatkan pada tabel 2.1 dibawah ini:

Baja memiliki beberapa kelebihan sebagai bahan konstruksi, diantaranya :

• Nilai kesatuan yang tinggi per satuan berat

• Keseragaman bahan dan komposit bahan yang tidak berubah terhadap

waktu

• Dengan sedikit perawatan akan didapat masa pakai yang tidak terbatas

• Daktilitas yang tinggi C 0

0.002 0.004

ε

D B

CD//OB

σ

(26)

• Mudah untuk diadakan pengembangan struktur

Disamping itu baja juga mempunyai kekurangan dalam hal :

• Biaya perawatan yang besar

• Biaya pengadaan anti api yang besar ( fire proofing cost )

• Dibandingkan dengan kekuatannya kemampuan baja melawan tekuk kecil

• Nilai kekuatannya akan berkurang, jika dibebani secara berulang /

periodik, hal ini biasanya disebut dengan leleh atau fatigue.

Semua bahan bangunan yang telah dikenal dan dipakai dalam konstruksi pada umumnya mempunyai beberapa kekurangan bila dibandingkan dengan bahan baja, seperti misalnya kayu (terlalu lemah), batu (terlalu besar volumenya), tanah liat dan bagian-bagian pohon (terlalu temporer) atau kurang mempunyai daya tahan terhadap kekuatan tarik dan terlalu getas terhadap benturan (batu dan beton). Disamping kekuatannya yang besar untuk menahan kekuatan tarik dan tekan tanpa membutuhkan banyak volume baja juga mempunyai sifat-sifat lain yang menguntungkan sehingga menjadikannya sebagai salah satu bahan bangunan yang sangat umum dipakai dewasa ini. Penjelasan singkat tentang beberapa sifat-sifat baja akan diutarakan berikut ini:

1. Kekuatan Tinggi

Dewasa ini baja diproduksi dengan berbagai kekuatan yang bisa dinyatakan dengan kekuatan tegangan tekan lelehnya Fy atau oleh tegangan tarik batas Fu. Bahan baja walaupun dari jenis yang paling rendah kekuatannya tetap mempunyai perbandingan kekuatan per volume lebih tinggi bila dibandingkan degan bahan-bahan bangunan lainnya yang

(27)

umum dipakai. Hal ini memungkinkan perencanaan sebuah konstruksi baja bisa mempunyai beban mati yang yang lebih kecil untuk bentang yang lebih panjang, sehingga memberikan kelebihan ruang dan volume yang dapat dimanfaatkan akibat langsingnya profil yang dipakai.

2. Kemudahan Pemasangan

Semua bahan-bahan baja bisa dipersiapkan di bengkel. Sehingga satu-satunya kegiatan yang dilakukan di lapangan adalah kegiatan pemasangan bagian-bagian konstruksi yang telah dipersiapkan. Sebagian besar dari komponen-komponen konstruksi mempunyai bentuk standard yang siap dan bisa diperoleh di toko-toko besi, sehingga waktu yang diperlukan untuk membuat bagian-bagian konstruksi baja yang telah ada juga bisa dilakukan dengan mudah karena komponen-komponen baja biasanya mempunyai bentuk standard dan sifat-sifat yang tertentu dan mudah diperoleh dimana-mana.

3. Keseragaman

Sifat-sifat dari baja, baik sebagai bahan bangunan maupun dalam bentuk struktur terkendali dengan baik sekali, sehingga dapat diharapkan elemen-elemen dari struktur bisa berprilaku sesuai dengan yang diduga dalam perencanaan. Dengan demikian bisa dihindari terdapatnya proses pemborosan yang biasanya terjadi dalam perencanaan akibat adanya berbagai ketidakpastian.

(28)

4. Daktilitas

Sifat dari baja yang mengalami deformasi yang besar di bawah pengaruh tegangan tarik yang tinggi tanpa hancur atau putus disebut sifat daktilitas. Adanya sifat ini membuat struktur baja mampu mencegah terjadinya proses robohnya bangunan secara tiba-tiba. Sifat ini sangat menguntungkan ditinjau dari sudut keamanan penghuni bangunan bila terjadi suatu goncangan yang tiba-tiba, seperti misalnya pada peristiwa gempa bumi.

Disamping itu masih ada juga keuntungan lain yang dapat kita peroleh dari struktur baja, seperti:

1. Proses pemasangan di lapangan berlangsung cepat. 2. Profil baja dapat dilas.

3. Komponen-komponen strukturnya bisa digunakan lagi untuk keperluan lainnya.

4. Komponen-komponen yang sudah tidak dapat digunakan lagi masih mempunyai nilai sebagai besi tua.

5. Struktur yang dihasilkan bersifat permanen dengan cara pemeliharaan yang tidak terlalu sukar.

Di samping keuntungan-keuntungan tersebut, bahan baja juga mempunyai kelemahan-kelemahan sebagai berikut:

1. Komponen-komponen struktur yang dibuat dari bahan baja perlu diusahakan supaya tahan api sesuai dengan peraturan yang berlaju untuk bahaya kebakaran.

(29)

2. Diperlukannya suatu biaya pemeliharaan untuk mencegah baja dari bahaya karat.

3. Akibat kemampuannya menahan tekukan pada batang-batang yang langsing, walaupun dapat menahan gaya-gaya aksial, tetapi tidak bisa mencegah terjadinya pergeseran horizontal.

Perlu diperhatikan bahwa pada suhu yang tinggi seperti yang terdapat bila terjadi kebakaran pada bangunan, kekuatan dari struktur baja akan menurun secara drastis dan untuk mencegah supaya bangunan tidak roboh secara tiba-tiba, struktur baja harus dilindungi dengan bahan tahan api atau dengan cara-cara perlindungan lainnya yang sejenis. Cara umum untuk melindungi konstruksi baja dari bahaya api adalah dengan melapisinya kurang lebih setebal 1 inchi dengan campuran semen, adukan beton, atau dengan lapisan lain dari bahan yang tahan api seperti gips atau bahan lainnya.

C. Bentuk – Bentuk Baja Profil

Ada 2 macam bentuk profil baja yang berdasarkan cara pembuatannya, yaitu:

a. Hot rolled shapes: Disini profil baja dibentuk dengan cara blok-blok baja yang panas diproses melalui rol-rol dalam pabrik. Hot rolled shapes ini mengandung tegangan residu (residual stress). Jadi sebelum batang dibebani pun sudah ada residual stress yang berasal dari pabrik.

b. Cold formed shapes: Profil semacam ini dibentuk dari pelat-pelat yang sudah jadi, menjadi profil baja dengan temperatur atmosfir (dalam keadaan dingin, ingat mengenai strain aging). Tebal pelat yang dibentuk menjadi

(30)

profil disini tebalnya kurang dari 3/16 inch. Profil macam ini ringan dan sering disebut sebagai light gage form steel.

Terdapat banyak jenis bentuk profil baja struktural yang tersedia di pasaran. Semua bentuk profil tersebut mempunyai kelebihan dan kelemahan tersendiri. Beberapa jenis profil baja yang dipakai dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah profil profil siku (L), C dan IWF

Profil siku atau profil L adalah profil yang sangat cocok untuk digunakan sebagai bracing dan batang tarik. Profil ini biasa digunakan secara gabungan, yang lebih dikenal sebagai profil siku ganda. Profil ini sangat baik untuk digunakan pada struktur truss.

Profil C atau kanal mempunyai karakteristik flens pendek, yang mempunyai kemiringan permukaan dalam sekitar 1 : 6. Aplikasinya biasanya digunakan sebagai penampang tersusun, bracing tie, ataupun elemen dari bukan rangka (frame opening).

Profil IWF terutama digunakan sebagai elemen struktur balok dan kolom. Semakin tinggi profil ini, maka semakin ekonomis untuk banyak aplikasi..

1. Sumbu Utama

Sumbu utama adalah sumbu yang menghasilkan inersia maksimum atau minimum. Sumbu yang menghasilkan inersia maksimum dinamakan sumbu kuat, dan yang menghasilkan inersia minimum disebut sumbu lemah. Sumbu simetri suatu penampang selalu merupakan sumbu utama, namun sumbu utama belum tentu sumbu simetri.

(31)

X

X Y

A B

Y X

X

Y

X

Y

X Y

(A) Profil Siku (B) Profil C (C) Profil IWF Gambar 2.3. Sumbu Utama Profil

Untuk profil siku gambar 2.3 bukan sumbu simetri dan bukan sumbu utama. Sumbu – sumbu utama profil siku adalah sumbu A-A (sumbu kuat) dan sumbu B-B (sumbu lemah). Sumbu X-X dan Y-Y untuk profil C dan profil IWF pada gambar 2.3 adalah sumbu simetri, karenanya sumbu-sumbu tersebut merupakan sumbu utama. Sumbu X-X dan Y-Y.

2. Sumbu bahan dan sumbu bebas bahan

Sumbu bahan adalah sumbu yang memotong semua elemen bahan, sedangkan sumbu bebas bahan adalah yang sama sekali tidak memotong elemen bahan atau hanya memotong sebagian elemen bahan. Sumbu X-X untuk gambar 2.4 adalah sumbu bahan. Sedangkan sumbu Y-Y adalah sumbu bebas bahan. Pada profil siku ganda yang disusun saling membelakangi, inersia arah sumbu Y (Iy) dipastikan akan selalu bernilai lebih besar (lebih dominan) daripada inersia arah sumbu X (Ix), berapapun jarak antara dua profil tersebut.

(32)

Gambar 2.4. Sumbu Bahan dan Sumbu Bebas Bahan Profil D. Jenis - Jenis Pembebanan

Beban adalah gaya luar yang bekerja pada suatu struktur. Penentuan secara pasti besarnya beban yang bekerja pada suatu struktur selama umur layannya merupakan salah satu pekerjaan yang cukup sulit. Dan pada umumnya penentuan besarnya beban hanya merupakan suatu estimasi saja. Meskipun beban yang bekerja pada suatu lokasi dari struktur dapat diketahui secara pasti, namun distribusi beban dari elemen ke elemen, dalam suatu struktur umumnya memerlukan asumsi dan pendekatan. Jika beban – beban yang bekerja pada struktur telah diestimasi, maka masalah berikutnya adalah menentukan kombinasi kombinasi beban yang paling dominan yang mungkin bekerja pada struktur tersebut. Besar beban yang bekerja pada suatu struktur diatur oleh peraturan pembebanan yang berlaku, sedangkan masalah dari kombinasi beban – beban yang bekerja telah diatur dalam SNI 03-1729-2002 pasal 6.2.2.

Beberapa jenis pembebanan antara lain : 1. Beban Mati

Beban mati adalah berat dari semua bagian suatu gedung / bangunan yang bersifat tetap selama masa layan struktur, termasuk unsur-unsur tambahan, finishing, mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian tak terpisahkan dari gedung/bangunan tersebut. Termasuk dalam beban ini adalah berat struktur, pipa - pipa , saluran listrik , AC, penutup lantai dan plafon. Beberapa contoh berat dari beberapa komponen bangunan penting yang digunakan untuk menentukan besarnya beban mati dari suatu gedung / bangunan diperlihatkan berikut ini ;

(33)

Bahan Bangunan Berat

• Baja 7850 kg/m3

• Beton 2200 kg/m3

• Beton Bertulang 2400 kg/m3

• Kayu (kelas I) 1000 kg/m3

• Pasir (kering udara) 1600 kg/m3

Komponen Gedung Berat

• Spesi dari semem per cm tebal 21 kg/m3

• Dinding batu bata ½ batu 250 kg/m3

• Penutup atap genting 50 kg/m3

• Pentup lantai ubin semen per cm tebal 24 kg/m3

Beban mati yang terdapat pada struktur menara air adalah berat tangki pelat baja dan berat air sebesar 25 m3

2. Beban Hidup

Beban hidup adalah beban gravitasi yang bekerja pada struktur dalam masa layannya, dan timbul akibat penggunaan suatu gedung. Termasuk beban ini adalah berat manusia, perabotan yang dapat dipindah-pindahkan, kendaraan dan barang-barang lainnya. Karena besar dan lokasi beban yang senantiasa berubah-ubah, maka penentuan beban hidup secara pasti adalah merupakan suatu hal yang cukup sulit.

(34)

Kegunaan Bangunan Berat

• Lantai dan tangga rumah sederhana 125 kg/m3

• Lantai dan tangga kantor, hotel & Rumahsakit 250 kg/m3

• Lantai ruang olahraga 400 kg/m3

• Lantai pabrik, gudang, bengkel & perpustakaan 400 kg/m3

• Lantai gedung parkir bertingkat 800 kg/m3

3. Beban Angin

Beban angin adalah beban yang bekerja pada struktur akibat tekanan – tekanan dari gerakan angin, beban angin sangat tergantung dari lokasi dan ketinggian struktur. Besarnya tekanan tiup harus diambil minimum sebesar 25 kg/m3 , kecuali untuk bangunan – banguanan berikut :

• Tekanan tiup ditepi laut hingga 5 km dari pantai harus diambil

minimum 40 kg/m2

• Untuk bangunan didaerah lain yang kemungkinan tekanan tiupnya lebih dari 40 kg/m2, harus diambil P = V2/16 (kg/m2), dengan V adalah kecepatan angin (m/s)

• Untuk cerobong, tekanan tiup dalam kg/m2 harus ditentukan dengan rumus (42,5 + 0,6 h ), dengan h adalah tinggi cerobong seluruhnya dalam meter.

Nilai tekanan tiup yang diperoleh dari hitungan di atas harus dikalikan dengan suatu koefisien angin, untuk mendapatkan gaya resultan yang bekerja pada bidang kontak tersebut.

(35)

4. Beban Gempa

Beban gempa adalah semua beban statik ekivalen yang bekerja pada struktur akibat adanya pergerakan tanah oleh gempa bumi, baik pergerakan arah vertikal maupun horizontal. Namun pada umumnya percepatan tanah arah horizontal lebih besar daripada arah vertikalnya, sehingga pengaruh gempa horizontal jauh lebih menentukan daripada gempa vertikal. Besarnya gaya geser dasar (statik ekivalen) ditentukan berdasarkan persamaan

xWt R CxI

Dengan C adalah faktor respon gempa yang ditentukan berdasarkan lokasi bangunan dan jenis tanahnya, I adalah faktor keutamaan gedung, R adalah faktor reduksi gempa yang tergantung pada jenis struktur yang bersangkutan, Wt adalah berat total bangunan termasuk beban hidup yang bersesuian.

(36)

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Data Umum Struktur Rangka Baja

Penulis menyajikan aplikasi struktur rangka batang menara air, perhitungan mekanika dilakukan dengan metode analitis (Kesetimbangan Titik Buhul), analisis struktur baja dilakukan dengan memakai metode ASD (Allowable Stress Design)

Data khusus diasumsikan :

Rangka batang yang akan dipakai menggunakan profil: - Profil 2L

- Profil 2C

(37)

B. Perencanaan Pembebanan

Ada beberapa hal yang diasumsikan penulis pada pembebanan yaitu: 1. Berat sendiri (beban mati)

- Rangka tangki menggunakan profil L 50.50.5 dengan berat profil 3,77 kg/m.

- Tebal pelat tangki diambil 10 mm.

- Tutup tangki dianggap senyawa dengan pelat atas tanki. 2. Beban angin (beban hidup)

- Angin diasumsikan menerpa bidang menara air secara tegak lurus, maka digunakan PMI 1983 untuk perhitungan bebannya yaitu:

Diasumsikan tekanan angin sebesar 40 kg/cm2. +1,2 +1,6

(38)

C. Metode Analisis Rangka Menara

Dalam hal menghitung gaya gaya dalam, tegangan, perpindahan pada suatu struktur harus ditetapkan suatu model analitik yang menyatakan perilaku struktur akibat beban luar yang bekerja. Suatu model yang dapat diterima harus menggambarkan perilaku fisik dari suatu struktur yang ada tetapi mudah atau sederhana untuk dianalisis. Itulah dasar asumsi analisis yang akan menjamin model yang mengatakan problem peninjauan, idealisasi dan pendekatan yang memberi hasil pada suatu solusi yang sederhana.

1. Perencanaan Rangka Menara

Dalam merencanakan suatu rangka menara harus diketahui besarnya beban yang bekerja pada menara. Dalam penulisan tugas akhir ini yang harus diperhatikan agar dapat menentukan dimensi rangka menara adalah gaya gaya batang akibat berat sendiri dan akibat angin sebagaimana tersebut di bawah ini.

Gaya batang akibat berat sendiri dan angin dapat dihitung dengan metode sebagai berikut;

1. Metode Analitis (Metode Kesetimbangan Titik Buhul) 2. Metode Grafis (Metode Cremona)

3. Metode Analitis dan Grafis (Metode Ritter) 1. Metode Analitis (Kesetimbangan Titik Buhul)

Pada konstruksi rangka keadaan pada tiap tiap titik buhul harus setimbang. Dalam perhitungan titik buhul mempunyai langkah kerja sebagai berikut:

(39)

a. Setiap titik buhul harus dipisahkan.

b. Titik buhul harus dalam keadaan setimbang akibat beban luar dan gaya dalam yang bekerja pada titik itu.

c. Beban luar dan gaya batang berpotongan di titik buhul tersebut. Maka untuk menghitung gaya gaya yang belum diketahui digunakan dalil ∑H = 0 dan ∑V = 0.

d. Dalam menyelesaikan langkah pada point 3 harus dibuat suatu ketentuan yaitu:

1) Gaya batang yang menuju titik buhul dinyatakan dengan tanda negatif.

2) Gaya batang yang meninggalkan titik buhu dinyatakan dengan tanda positif.

Dari ketentuan diatas didapat dua persamaan dan gaya gaya batang yang tidak diketahui dalam satu titik buhul adalah dua gaya batang. 2. Metode Grafis (Metode Cremona)

Dalam perhitungan gaya gaya batang dengan metode Cremona, langkah langkah yang ditempuh adalah:

a. Hitung gaya reaksi akibat beban luar.

b. Perhatikan dan hitung panjang batang dan sudutnya. c. Buat gambar induk dari konstruksi dengan skala panjang.

d. Dalam skala gaya tertentu, gambarkan juga gaya gaya luar dan reaksi dengan syarat harus menutup.

1)Urutan penyusunan gaya gaya dibuat konsisten searah putaran jarum jam atau berlawanan putaran jarum jam.

(40)

2)Melukis segi banyak gaya gaya harus dilakukan per titik buhul. 3)Ketentuan tanda:

a)Meninggalkan titik buhul diberi tanda positif. b)Menuju titik buhul diberi tanda negatif. 3. Metode Analitis dan Grafis (Metode Ritter)

Dalam perhitungan gaya gaya batang dengan metode Ritter, langkah langkah yang ditempuh adalah:

a. Hitung gaya gaya reaksi akibat beban luar. b. Hitung panjang dan sudut batang.

c. Dalam perhitungan metode Ritter jumlah gaya batang yang belum diketahui adalah tiga gaya batang.

d. Untuk menghitung salah satu gaya batang yang dicari, digunakan dalil momen terhadap titik potong kedua gaya yang belum diketahui. Dalam hal ini maka jumlah momen kedua gaya batang yang belum diketahui adalah nol sehingga kita mendapatkan suatu persamaan dimana gaya batang sedang dicari menjadi satu satunya gaya yang belum diketahui.

e. Dalam mengerjakan langkah pada point 4, dibuat suatu ketentuan, yaitu:

1) Gaya gaya batang yang belum diketahui dianggap gaya tarik. 2) Dalam pengambilan jumlah momen terhadap suatu titik searah

putaran jarum jam dianggap positif (+) dan Yang berlawanan arah dianggap negatif (-).

(41)

3) Jika dalam perhitungan Ritter dikerjakan pada sebelah kiri maka dalam pengambilan jumlah momen semua gaya gaya di sebelah kiri harus selalu diperhitungkan dan sebaliknya jika dikerjakan pada sebelah kanan maka dalam pengambilan jumlah momen semua gaya gaya disebelah kanan harus selalu diperhitungkan.

2. Rangka Batang Menara Air

Rangka menara air dibentuk oleh susunan rangka - rangka batang yang terdiri dari :

1. Batang vertikal 2. Batang horizontal 3. Batang diagonal

Rangka batang - batang tersebut direncanakan sedemikian rupa sehingga didapat suatu profil yang cukup kuat dan aman.

3. Stabilitas Terhadap Rangka Batang

Untuk stabilitas terhadap rangka batang harus memenuhi syarat batas menurut PPBBI :

a. Batang Tarik

1) Tegangan rata-rata pada batang tarik didapat dari gaya tarik yang bekerja dibagi luasan penampang bersih. Tegangan tersebut harus tidak boleh lebih besar dari tegangan dasar untuk penampang tidak berlobang, dan tidak boleh lebih besar dari 0,75 kali tegangan dasar

(42)

2) Kelangsingan batang tarik baja profil untuk konstruksi utama harus lebih kecil dari 240, untuk konstruksi sekunder harus lebih kecil dari 300.

b. Batang Tekan

1) Batang tekan prismatic tersusun dihubungkan dengan plat kopel a) Batang-batang yang tersusun yang terdiri dari beberapa elemen

yang disatukan pada seluruh panjangnya boleh dihitung sebagai batang tunggal.

b) Pada batang tersusun yang terdiri dari beberapa elemen yang dihubungkan pada tempat-tempat tertentu harus dihitung kekuatannya terhadap sumbu bahan ( x – x ) dan sumbu bebas bahan ( y – y ).

c) Kelangsingan pada arah tegak lurus sumbu ( x – x ) dihitung dengan persamaan :

x kx x

I L = λ Dimana :

Lkx = Panjang tekuk batang tersusun pada arah tegak lurus sumbu (x-x) dengan memperhatikan penopang-penopang samping yang ada dan ujung-ujung batang.

Ix = Jari-jari kelembaban dari batang tersusun terhadap sumbu (x–x)

d) Pada arah tegak lurus sumbu bebas bahan ( y – y ) harus dihitung kelangsingan idiil λiy dengan persamaan :

(43)

λiy =

2 2

y ( i)

2 m )

(λ + λ

λy = y ky

i L

λi =

min

i L_i

dimana :

m = jumlah tunggal yang membentuk batang tersusun

Lky = panjang tekuk batang tersusun pada arah tegak lurus sumbu (y-y), dengan memperhatikan penopang-penopang samping yang ada dan ujung-ujung batang iy = jari-jari kelembaban dari batang tersusun terhadap sumbu

(y-y)

L1 = jarak antara tengah-tengah plat kopel pada arah batang tekan

imin = jari-jari kelembaban batang tunggal terhadap sumbu yang memberikan harga yang kecil.

e) Kelangsingan batang tekan harus lebih kecil atau sama dengan 200

2) Batang tekan harus direncanakan sedemikian rupa sehingga terjamin stabilitasnya (tidak ada bahaya tekuk), hal ini harus diperhatikan dengan menggunakan persamaan :

ω .

F N

≤ σ

(44)

dimana :

N = Gaya tekan batang tersebut F = Luas Penampang

σ = Tegangan dasar dari baja

ω = faktor tekuk yang tergantung dari kelangsingan (λ) dan macam bajanya

(45)

BAB IV PEMBAHASAN

A. Berat Sendiri 1. Berat Air

Volume air = 25 m³

Berat Air = 25 m³ x 1000 kg/m³ = 25 Ton 2. Berat Rangka Tangki

a. Berat Rangka Tangki

Keterangan:

Rangka tangki memakai profil L 50 50 5 dengan berat profil = 3,77 kg/m’ Panjang bentang diagonal dinding plat tangki

l² = 3,5² + 2,5²

l = 3,52 +2,52 l = 4,3 m

Panjang batang diagonal pelat datar tangki l² = 3,5² + 3,5²

l = 3,52 +3,52 l = 4,95 m

(46)

3,50 x 3.77 x 4 x 2 = 105,56 kg 2,50 x 3,77 x 4 = 37,70 kg 4,30 x 3,77 x 4 = 64,844 kg 4,95 x 3,77 x 1 = 18,662 kg Berat Rangka Tangki = 226,766 kg = 0,2277 Ton

b. Berat pelat tangki dengan tebal 10 mm = 0,01 m

Keterangan :

Tutup tangki dianggap senyawa dengan pelat atas tangki

Pelat dinding tangki = 2,5 x 3,5 x 0,01 x 7,85 x 4 = 2,7475 T Pelat datar tangki = 3,5 x 3,5 x 0,01 x 7,85 x 2 = 1,9233 T

= 4,6698 T

c. Berat ikutan/manusia (P) = 100 kg = 0,1 T Jadi Berat Sendiri total

= Berat air + berat rangka tangki + berat pelat tangki + berat ikutan = 25 + 0,2277 + 4,6698 + 0,1

= 29,9975 Ton ≈ 30 Ton

(47)

P = 7,5 T P = 7,5 T

A C F

I J

B E H K

1 2 3

4 5

15 16

11 12

8 7 6

9 10

13 14

18 17

P = 7,5 T

I S3

P = 7,5 T

S6 S5

Tan α = 75 , 1

= 70,71 º

Titik I

Σ kx = 0 Σ ky = 0 S4 = 0 T S3 - P = 0

S3 = P = 7,5 T (tekan)

Titik K

Σ kx = 0 Σ ky = 0 S5 = 0 T S6 - P = 0

(48)

J

S18

S17

S4

S5

S15 S3 S17

S7 S16

S6 S18

S14 S13

S15 S16

Titik J

Σ kx = 0

S5 + S17cos α – S18cos α – S4 = 0 S17 = 0

S18 = 0

Titik F

Σ kx = 0 Σ ky = 0

S15 –S17cos α = 0 S2 - S3 - S17sin α = 0 S15 = 0 T S2 = S3 = 7,5 T (tekan)

Titik H

Σ kx = 0 Σ ky = 0

S17cos α – S16 = 0 S7 - S6 - S18 sin α = 0 S16 = 0 T S7 = S6 = 7,5 T (tekan)

Titik G

Σ kx = 0

S16 + S13cos α – S14cos α – S15 = 0 S13 = 0 T

(49)

S11 S2 S13

E S8 S12

S7 S14

S10 S9

S11 S12

Titik C

Σ kx = 0 Σ ky = 0

S11 –S13cos α = 0 S1 – S2 - S13sin α = 0 S11 = 0 T S1 = S2 = 7,5 T (tekan)

Titik E

Σ kx = 0 Σ ky = 0

S14cos α – S12 = 0 S8 – S7 - S14sin α = 0 S16 = 0 T S8 = S7 = 7,5 T (tekan)

Titik D

Σ kx = 0

S12 + S9cos α – S10 cos α – S11 = 0 S9 = 0 T

(50)

Tabel 4.1 Gaya Batang Akibat Berat Sendiri pada Jumlah Medan (n) = 3

No Batang

Gaya Batang (ton)

Tekan Tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 7,5 7,5 7,5 - - 7,5 7,5 7,5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Tabel 4.2 Gaya Batang Akibat Berat Sendiri pada Jumlah Medan (n) = 4

No Batang

Gaya Batang (ton)

Tekan Tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 7,5 7,5 7,5 7,5 - - 7,5 7,5 7,5 7,5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

(51)

Tabel 4.3 Gaya Batang Akibat Berat Sendiri pada Jumlah Medan (n) = 5

No Batang

Gaya Batang (ton)

Tekan Tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 - - 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

(52)

Tabel 4.4 Gaya Batang Akibat Berat Sendiri pada Jumlah Medan (n) = 8

No Batang

Gaya Batang (ton) Tekan Tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7.5 - - 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

(53)

Tabel 4.5 Gaya Batang Akibat Berat Sendiri pada Jumlah Medan (n) = 9

No Batang

Gaya Batang (ton) Tekan Tarik 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7.5 7,5 - - 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

(54)

P1 P2

P1 + P2

1,6 1,2

B. Akibat Berat Angin 1. Berat Angin Kiri

Asumsi

a. Angin menerpa menara tangki secara tegak lurus,maka digunakan Pedoman Perencanaan Untuk Rumah dan Gedung 1987

b. Angin terhadap tangki didistribusikan ke titik buhul paling atas menara c. Tekanan angin (W) dari Pedoman Perencanaan Untuk Rumah dan Gedung

1987 diambil 40 kg/m²

d. P1 = Beban angin terhadap rangka menara P2 = Beban angin terhadap dinding tangki

(55)

C F I _J

E

H

K G D 1 2 3 4 5 15 16 11 12

8

7

6

9 10 13 14 18 17

P1 + P2

P3 P3 = Beban angin terhadap belakang menara P1 =

6 xLuas 30 ginx xtekananan 6 ,

1 00

= 6 15 5 , 3 30 40 6 ,

1 x x 00x x

= 168 kg = 0,168 T

P2 =

2 6

1 xtekanananginxLuas x 15 25 , 16 = 2 5 , 2 5 , 3 30 40 6 ,

1 x x 00x x

x 1,083

= 303,334 kg = 0,3034 T

P3 =

6 xLuas 30 ginx xtekananan 2 ,

1 00

= 6 15 5 , 3 30 40 2 ,

1 x x 00x x

(56)

S3 S4 P=0,4714

K

S6

S5

P=0,126

J

S18

S17

S4

S5

Titik I

Σ kx = 0 Σ ky = 0 P - S4 = 0 S3 = 0 T S4 = P

S4 = 0,4714 T (tekan)

Titik K

Σ kx = 0 Σ ky = 0 P - S5 = 0 S6 = 0 S5 = P3

S5 = 0,126 T (tarik)

Titik J

Σ kx = 0

S4 + S5 - S17cos α – S18cos α = 0 S17cos α + S18cos α = S4 + S5

S17cos α + S18cos α = 0,4714 + 0,126 S17 + S18 =

α cos

597 , 0

S17 = 0,9042 T (tarik) S18 = 0,9042 T (tekan)

(57)

S15 S3 S17

P=0,168

H S7 S16

S6 S18

P=0,126

G

S14

S13

S15

S16

Titik F

Σ kx = 0 Σ ky = 0

P + S17cos α – S15 = 0 S17sin α - S2 = 0 S15 = 0,168 + 0,9042 cos α S2 = 0,9042 sin α S15 = 0,4667 T (tekan) S2 = 0,8534 T (tekan)

Titik H

Σ kx = 0 Σ ky = 0 P + S18cos α – S16 = 0 S7 - S18sin α = 0 S16 = 0,126 + 0,9042 cos α S7 = 0,9042 sin α S16 = 0,4247 T (tarik) S2 = 0,8534 T (tekan)

Titik G

Σ kx = 0

S15 + S16 - S13cos α – S14cos α = 0 S13cos α + S14cos α = S15 + S16

S13 cos α + S14cos α = 0,4667 + 0,4247 S13 + S14 =

α cos

8914 , 0

S13 = 1,349 T (tarik) S14 = 1,349 T (tekan)

(58)

C S1

S11

S2 S13

P=0,168

E S8 S12

S7 S14

P=0,126

D S10 S9

S11 S12

Titik C

Σ kx = 0 Σ ky = 0

P + S13cos α – S11 = 0 S13sin α + S2 – S1 = 0 S11 = 0,168 + 1,349 cos α S1= 1,349 sin α + 0,8534 S11 = 0,6136 T (tekan) S1 = 2,1267 T (tarik)

Titik E

Σ kx = 0 Σ ky = 0

P + S14cos α – S12 = 0 S8 - S14sin α – S7 = 0 S12 = 0,126 + 1,349 cos α S8= 1,349 sin α + 0,8534 S12 = 0,5716 T (tarik) S2 = 2,1267 T (tekan)

Titik D

Σ kx = 0

S11 + S12 – S9cos α – S10cos α = 0 S9cos α + S10cos α = S11 + S12

S9cos α + S10cos α = 0,6136 + 0,5716 S13 + S14 =

α cos

1852 , 1

S13 = 1,794 T (tarik) S14 = 1,794 T (tekan)

(59)

Tabel 4.6 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kiri pada Jumlah Medan (n) = 3

No Batang

Gaya Batang (ton)

Tekan Tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 - - - 0,4714 - - 0,8534 2,167 - 1,794 0,6136 - - 1,349 0,4667 - - 0,9042 2,1267 0,8534 - - 0,126 - - - 1,794 - - 0,5716 1,349 - - 0,4247 0,9042 -

Tabel 4.7 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kiri pada Jumlah Medan (n) = 4

No Batang

Gaya Batang (ton)

Tekan Tarik

(60)

Tabel 4.8 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kiri pada Jumlah Medan (n) = 5

No Batang

Gaya Batang (ton)

Tekan Tarik

(61)

Tabel 4.9 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kiri pada Jumlah Medan (n) = 8

No Batang

Gaya Batang (ton) Tekan Tarik

(62)

Tabel 4.10 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kiri pada Jumlah Medan (n) = 9

No Batang

Gaya Batang (ton) Tekan Tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 - - - - - - - - - 0,3594 - - 0,1912 0,4290 0,7135 1,0447 1,4225 1,8470 2,3182 2,8360 - 0,8185 0,5997 - - 0,7508 0,5507 - - 0,6832 0,5017 - - 0,6155 0,4527 - - 0,5478 0,4037 - - 0,4802 0,3547 - - 0,4125 0,3057 - - 0,3448 0,2567 - - 2,8360 2,3182 1,8470 1,4225 1,0447 0,7135 0,4290 0,1912 - - 0,042 - - - - - - - - - 0,8185 - - 0,5857 0,7508 - - 0,5367 0,6832 - - 0,4877 0,6155 - - 0,4387 0,5478 - - 0,3897 0,4802 - - 0,3407 0,4125 - - 0,2917 0,3448 - - 0,2427 0,2772

(63)

P3 P2

P3 P1

P3 + P2

P3 P1

1,2 1,6

2. Berat Angin Kanan

Asumsi

a. Angin menerpa menara tangki secara tegak lurus,maka digunakan Pedoman Perencanaan Untuk Rumah dan Gedung 1987

b. Angin terhadap tangki didistribusikan ke titik buhul paling atas menara c. Tekanan angin (W) dari Pedoman Perencanaan Untuk Rumah dan Gedung

1987 diambil 40 kg/m²

d. P1 = Beban angin terhadap belakang menara P2 = Beban angin terhadap dinding tangki P3 = Beban angin terhadap rangka menara

(64)

C F

I _J

E

H

1 2 3

4 5

15 16

11 12

8

7

6

9 10

13 14

18 17

P3 + P2

P3 P1

P1 =

6 30 2

1 xtekanananginx 00xLuas

15 5 , 3 30 40 2 ,

1 x x 00x x

= 126 kg = 0,126 T

P2 =

2 6

1 xtekanananginxLuas x

15 25 , 16

5 , 2 5 , 3 30 40 6 ,

1 x x 00x x

x 1,083

= 303,334 kg = 0,3034 T

P3 =

6 30 6

1 xtekanananginx 00xLuas

15 5 , 3 30 40 6 ,

1 x x 00x x

(65)

I

S3

S4

P=0,126

S6 S5

P=0,4714

J

S18

S17

S4

S5

Titik I

Σ kx = 0 Σ ky = 0 S4 - P = 0 S3 = 0 T S4 = P

S4 = 0,126 T (tarik)

Titik K

Σ kx = 0 Σ ky = 0 S5 - P = 0 S6 = 0 S5 = P

S5 = 0,471 T (tekan)

Titik J

Σ kx = 0

S17cos α + S18cos α - S4 - S5 = 0 S17cos α + S18cos α = S4 + S5 S17cos α + S18cos α = 0,126 + 0,471 S17 + S18 =

α cos

597 , 0

S17 = 0,9042 T (tekan) S18 = 0,9042 T (tarik)

(66)

F S2

S15

S3 S17

P=0,126

S7 S16

S6 S18

P=0,168

S14 S13

S15 S16

Titik F

Σ kx = 0 Σ ky = 0

S15 - P - S17cos α = 0 S2 – S3 -S17sin α = 0 S15 = 0,126 + 0,9042 cos α S2 = 0,9042 sin α S15 = 0,4247 T (tarik) S2 = 0,8534 T (tekan)

Titik H

Σ kx = 0 Σ ky = 0

S16 - P - S18cos α = 0 S18sin α - S7 = 0 S16 = 0,168 + 0,9042 cos α S7 = 0,9042 sin α S16 = 0,4667 T (tekan) S2 = 0,8534 T (tarik)

Titik G

Σ kx = 0

S13cos α + S14cos α - S15 - S16 = 0 S13cos α + S14cos α = S15 + S16

S13cos α + S14cos α = 0,4247 + 0,4667 S13 + S14 =

α cos

8914 , 0

S13 = 1,349 T (tekan) S14 = 1,349 T (tarik)

(67)

S11 S2 S13

P=0,126

S8 S12

S7 S14

P=0,168

S10 S9

S11 S12

Titik C

Σ kx = 0 Σ ky = 0

S11 - P - S13cos α = 0 S1 - S2 - S13sin α = 0 S11 = 0,126 + 1,349 cos α S1= 1,349 sin α + 0,8534 S15 = 0,5716 T (tarik) S1 = 2,1267 T (tekan)

Titik E

Σ kx = 0 Σ ky = 0

S12 - P - S14cos α = 0 S7 - S8 + S14sin α – = 0 S12 = 0,168 + 1,349 cos α S8= 1,349 sin α + 0,8534 S12 = 0,6136 T (tekan) S2 = 2,1267 T (tarik)

Titik D

Σ kx = 0

S9cos α + S10cos α - S11 - S12 = 0 S9cos α + S10cos α = S11 + S12

S9cos α + S10cos α = 0,5716 + 0,6136 S13 + S14 =

α cos

1852 , 1

S13 = 1,794 T (tekan) S14 = 1,794 T (tarik)

(68)

Tabel 4.11 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kanan pada Jumlah Medan (n) = 3

No Batang

Gaya Batang (ton)

Tekan Tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 2,1267 0,8534 - - 0,4714 - - - 1,794 - - 0,6136 1,349 - - 0,4667 0,9042 - - - - 0,126 - - 0,8534 2,167 - 1,794 0,5716 - - 1,349 0,4247 - - 0,9042

Tabel 4.12 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kanan pada Jumlah Medan (n) = 4

No Batang

Gaya Batang (ton)

Tekan Tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2,391 1,3579 0,561 - - 0,429 - - - - 1,4 - - 0,608 1,14 - - 0,4979 0,8795 - - 0,3878 0,619 - - - 0,0945 - - 0,561 1,3579 2,391 - 1,4 0,5765 - - 1,14 0,4664 - - 0,8795 0,3562 - -

(69)

Tabel 4.13 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kanan pada Jumlah Medan (n) = 5

No Batang

Gaya Batang (ton)

Tekan Tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 2,551 1,687 0,9733 0,4112 - - 0,4041 - - - - - 1,175 - - 0,6047 1 - - 0,5171 0,8262 - - 0,429 0,651 - - 0,3406 0,476 - - - - - - 0,0756 - - 0,4112 0,9733 1,687 2,551 - 1,175 0,579 - - 1 0,492 - - 0,8262 0,4036 - - 0,651 0,315 - - 0,476

(70)

Tabel 4.14 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kanan pada Jumlah Medan (n) = 8

No Batang

Gaya Batang (ton) Tekan Tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 2,8306 2,2252 1,7509 1,2456 0,8444 0,5023 0,2216 - - - 0,3664 - - - - - - - 0,8720 - - 0,6028 0,7912 - - 0,5477 0,7104 - - 0,4926 0,6296 - - 0,4375 0,5488 - - 0,3823 0,4680 - - 0,3294 0,3839 - - 0,2698 0,3031 - - - - - - - - - 0,04725 - - 0,2216 0,5023 0,8444 1,2456 1,7509 2,2252 2,8306 - 0,8720 0,5871 - - 0,7912 0,5320 - - 0,7104 0,4768 - - 0,6296 0,4217 - - 0,5488 0,3666 - - 0,4680 0,3092 - - 0,3839 0,2541 - - 0,3031

(71)

Tabel 4.15 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kanan pada Jumlah Medan (n) = 9

No Batang

Gaya Batang (ton) Tekan Tarik 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 2,8360 2,3182 1,8470 1,4225 1,0447 0,7135 0,4290 0,1912 - - 0,3594 - - - - - - - - - 0,8185 - - 0,5997 0,7508 - - 0,5507 0,6832 - - 0,5017 0,6155 - - 0,4527 0,5478 - - 0,4037 0,4802 - - 0,3547 0,4125 - - 0,3057 0,3448 - - 0,2567 0,2772 - - - - - - - - - - 0,0420 - - 0,1912 0,4290 0,7135 1,0447 1,4225 1,8470 2,3182 2,8360 - 0,8185 0,5857 - - 0,7508 0,5367 - - 0,6832 0,4877 - - 0,6155 0,4387 - - 0,5478 0,3897 - - 0,4802 0,3407 - - 0,4125 0,2917 - - 0,3448 0,2427 - - 0,2772

(72)

Tabel 4.16 Kombinasi Pembebanan pada Jumlah Medan (n) = 3 No

Batang

Gaya Batang Akibat Angin Kiri (ton)

Gaya Batang Akibat Angin Kanan (ton)

Gaya Batang Akibat Berat sendiri (ton)

Beban Tetap (ton) tekan tarik tekan tarik tekan tarik tekan tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 - - - 0,4714 - - 0,8534 2,1267 - 1,794 0,6136 - - 1,349 0,4667 - - 0,9042 2,1267 0,8534 - - 0,126 - - - 1,794 - - 0,5716 1,349 - - 0,4247 0,9042 - 2,1267 0,8534 - - 0,4714 - - - 1,794 - - 0,6136 1,349 - - 0,4667 0,9042 - - - - 0,126 - - 0,8534 2,1267 - 1,794 0,5716 - - 1,349 0,427 - - 0,9042 7,5 7,5 7,5 - - 7,5 7,5 7,5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9,6267 8,3534 7,5 0,4714 0,4714 7,5 8,3534 9,6267 1,794 1,794 0,6136 0,6136 1,349 1,349 0,4667 0,4667 0,9042 0,9042 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

(73)

Tabel 4.17 Kombinasi Pembebanan pada Jumlah Medan (n) = 4 No

Batang

Gaya Batang Akibat Angin Kiri (ton)

Gaya Batang Akibat Angin Kanan (ton)

Gaya Batang Akibat Berat sendiri (ton)

Beban Tetap (ton)

tekan tarik tekan tarik tekan tarik tekan tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 - - - - 0,429 - - 0,561 1,3579 2,391 - 1,4 0,608 - - 1,14 0,4979 - - 0,8795 0,3878 - - 0,619 2,391 1,3579 0,561 - - 0,0945 - - - - 1,4 - - 0,5765 1,14 - - 0,4664 0,8795 - - 0,3562 0,619 - 2,391 1,3579 0,561 - - 0,429 - - - - 1,4 - - 0,608 1,14 - - 0,4979 0,8795 - - 0,3878 0,619 - - - - 0,0945 - - 0,561 1,3579 2,391 - 1,4 0,5765 - - 1,14 0,4664 - - 0,8795 0,3562 - - 0,619 7,5 7,5 7,5 7,5 - - 7,5 7,5 7,5 7,5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9,891 8,8579 8,061 7,5 0,429 0,429 7,5 8,061 8,8579 9,891 1,4 1,4 0,608 0,608 1,14 1,14 0,4979 0,4979 0,8795 0,8795 0,3878 0,3878 0,619 0,619 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

(74)

Tabel 4.18 Kombinasi Pembebanan pada Jumlah Medan (n) = 5 No

Batang

Gaya Batang Akibat Angin Kiri (ton)

Gaya Batang Akibat Angin Kanan (ton)

Gaya Batang Akibat Berat sendiri (ton)

Beban Tetap (ton) tekan tarik tekan tarik tekan tarik tekan tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 - - - - - 0,4041 - - 0,4112 0,9733 1,687 2,551 - 1,175 0,6047 - - 1 0,5171 - - 0,8262 0,429 - - 0,651 0,3406 - - 0,476 2,551 1,687 0,9733 0,4112 - - 0,0756 - - - - - 1,175 - - 0,579 1 - - 0,492 0,8262 - - 0,4036 0,651 - - 0,315 0,476 - 2,551 1,687 0,9733 0,4112 - - 0,4041 - - - - - 1,175 - - 0,6047 1 - - 0,5171 0,8262 - - 0,429 0,651 - - 0,3406 0,476 - - - - - - 0,0756 - - 0,4112 0,9733 1,687 2,551 - 1,175 0,579 - - 1 0,492 - - 0,8262 0,4036 - - 0,651 0,315 - - 0,476 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 - - 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10,051 9,187 8,4733 7,9112 7,5 0,4041 0,4041 7,5 7,9112 8,4733 9,187 10,051 1,175 1,175 0,6047 0,6047 1 1 0,5171 0,5171 0,8262 0,8262 0,429 0,429 0,651 0,651 0,3406 0,3406 0,476 0,476 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

(75)

Tabel 4.19 Kombinasi Pembebanan pada Jumlah Medan (n) = 8 No

Batang

Gaya Batang Akibat Angin Kiri (ton)

Gaya Batang Akibat Angin Kanan (ton)

Gaya Batang Akibat Berat sendiri (ton)

Beban Tetap (ton) tekan tarik tekan tarik tekan tarik tekan tarik

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 - - - - - - - - 0,3664 - - 0,2216 0,5023 0,8444 1,2456 1,7509 2,2252 2,8306 - 0,8720 0,6028 - - 0,7912 0,5477 - - 0,7104 0,4926 - - 0,6296 0,4375 - - 0,5488 0,3823 - - 0,4680 0,3294 - - 0,3839 0,2698 - - 0,3031 2,8306 2,2252 1,7509 1,2456 0,8444 0,5023 0,2216 - - 0,04725 - - - - - - - - 0,8720 - - 0,5871 0,7912 - - 0,5320 0,7104 - - 0,4768 0,6296 - - 0,4217 0,5488 - - 0,3666 0,4680 - - 0,3092 0,3839 - - 0,2541 0,3031 - 2,8306 2,2252 1,7509 1,2456 0,8444 0,5023 0,2216 - - 0,3664 - - - - - - - - 0,8720 - - 0,6028 0,7912 - - 0,5477 0,7104 - - 0,4926 0,6296 - - 0,4375 0,5488 - - 0,3823 0,4680 - - 0,3294 0,3839 - - 0,2698 0,3031 - - - - - - - - - 0,04725 - - 0,2216 0,5023 0,8444 1,2456 1,7509 2,2252 2,8306 - 0,8720 0,5871 - - 0,7912 0,5320 - - 0,7104 0,4768 - - 0,6296 0,421 - - 0,5488 0,3666 - - 0,4680 0,3092 - - 0,3839 0,2541 - - 0,3031 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7.5 - - 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10,3306 9,7252 9,2059 8,7456 8,3444 8,0023 7,7216 7,5 0,3664 0,3664 7,5 7,7216 8,0023 8,3444 8,7456 9,2059 9,7252 10,3306 0,8720 0,8720 0,6028 0,6028 0,7912 0,7912 0,5477 0,5477 0,7104 0,7104 0,4926 0,4926 0,6296 0,6296 0,4375 0,4375 0,5488 0,5488 0,3823 0,3823 0,4680 0,4680 0,3294 0,3294 0,3839 0,3839 0,2698 0,2698 0,3031 0,3031 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

(1)

3

2

h

sx = F x a

= 4,8 x 1,9

= 9,12 cm

L =

Iyt

n

lk

x

DxS

=

656 ,

56

64 ,

36

12 ,

9

714 ,

12 x

= 74,987 kg

Keseimbangan momen

L x 2a = N x C

N =

C

a

Lx

2 =

5

80 ,

3

987 ,

74 x

N = 56,99 kg

c)

Kontrol Pelat

Fn = 11 (0,5) – 2 (2) 0,5

= 3,5 cm

In = 1/12 h

t – 2 d (1/2 C)

t

= 1/12 11

x 0,5 – 2 x 2 (1/2 5)

x 0,5

= 42,958 cm

Wn =

h

In

=

₁₁

958 ,

42 = 7,81 cm

σm

=

Wn

NxC

2 1

=

81 ,

7

5

99 ,

56 _x

= 18,243 kg/cm

τd

=

Fn

L

=

5 ,

3

987 ,

74 = 21,425 kg/cm

τ

i =

2 2

d

m

τ

σ

+

=

₁₈

_,

₂₄₃

₂₁

_,

₄₂₅

+

(2)

Tabel Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2L dengan Jumlah Medan ( n ) = 8

Batang Lk

Berat Beban Angin Beban Bentuk F q Ix ix Iy iy

n λ ω

σ Bobot Sendiri Kiri Kanan Tetap Propil ( cm²

)

( kg/cm )

( cm 4 )

( cm )

( cm 4 )

( cm )

( kg/cm²

) ( Kg )

1,2,3,4,5

6,7,8,11,12 187.5 -7715 2195.10 -2195.10

-9910.50 20.2 0.15857 26.30 1.62 152.15 2.740 5 115.74 2.585 1268.40 475.710

13,14,15

16,17,18

9,10,21,22

25,26,29,30 175 -438.80 438.80 -438.80 3.48 0.02732 1.41 0.90 9.068 1.614 7 194.440 7.297 920.092 76.490

33,34,37,38

41,42,45,46

19,20,23,24

27,28,31,32 256.48 635.70 -635.70 -635.70 9.6 0.07536 11.00 1.51 56.656 2.429 7 169.85 5.568 368.706 309.252

35,36,39,40

43,44,47,48

Total 861.453

2 30 30 3 2 55 55 10

(3)

Tabel Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil 2C dengan Jumlah Medan ( n ) = 8

Batang Lk

Berat Beban Angin Beban Bentuk F q Ix ix Iy iy

n λ ω

σ Bobot Sendiri Kiri Kanan Tetap Propil ( cm²

)

( kg/cm )

( cm 4 )

( cm )

( cm 4 )

( cm )

( kg/cm²

) ( Kg )

1,2,3,4,5

6,7,8,11,12 187.5 -7743 1977.80 -1977.80

-9720.60 14.2 0.11147 26.40 1.92 67.895 2.186 5 97.66 1.975 1352.26 334.410

13,14,15

16,17,18

9,10,21,22

25,26,29,30 175 -379.70 379.70 -379.70 10.8 0.08478 6.39 1.08 46.042 2.065 5 162.037 5.067 178.143 237.384

33,34,37,38

41,42,45,46

19,20,23,24

27,28,31,32 256.48 550.60 -550.60 -550.60 12.4 0.09734 14.10 1.50 54.886 2.104 5 170.986 5.642 250.527 399.451

35,36,39,40

43,44,47,48

Total 971.245

2 30 33 5

2 40 35 5 2 50 38 5

(4)

Tabel Kombinasi Pembebanan dan Berat Total Profil IWF dengan Jumlah Medan ( n ) = 8

Batang Lk

Berat Beban Angin Beban Bentuk F q Ix ix Iy iy

n λ ω

σ Bobot Sendiri Kiri Kanan Tetap Propil ( cm²

)

( kg/cm )

( cm 4 )

( cm )

( cm 4 )

( cm )

( kg/cm²

) ( Kg )

1,2,3,4,5

6,7,8,11,12 187.5 -7806 2442.60 -2442.60

-10248.40 17.85 0.14012 666.00 6.11 49.50 1.660 112.95 2.462 1413.53 420.368

13,14,15

16,17,18

9,10,21,22

25,26,29,30 175 -505.80 505.80 -505.80 11.85 0.09302 187.00 3.98 14.800 1.120 156.250 4.712 201.124 260.463

33,34,37,38

41,42,45,46

19,20,23,24

27,28,31,32 256.48 732.20 -732.20 -732.20 16.84 0.13219 413.00 4.95 29.2 1.32 194.3 7.287 316.837 542.480

35,36,39,40

43,44,47,48

Total 1223.310

100 50 150 75

(5)

16

15

12

11

8

10 14 7

6

18

5

4

17

13

9

3

2

1 J

G

D

K

H

E

B

I

F

C

A

L

M

_N

21

22

23

24

19

20 A

C

F

I

B

E

H

K

D

G

J

1

2

3

9

13

17

4

5

18

6

7

14

10

8

11

12

15

16 Q

P

O

28

27

30

29

26

25

16

15

12

11

8

10

14

7

6

18

5

4

17

13

9

3

2

1 J

G

D

K

H

E

B

I

F

C

A

20

19

24

23

22

21 N

M

L

Gambar Penomoran Rangka Batang

Menara Air dengan Jumlah Medan (n) = 3

Menara Air dengan Jumlah Medan (n) = 4

Menara Air dengan Jumlah Medan (n) = 5

(6)

L

M

_N

27 28 29 30 25 26

A

C

F

I

B

E

H

K

G

J

1 2 3 9 19 23 4 5 24 6 7 20 10 8 11 21 22 31 32 35 36 33 34

O

P

Q

D

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

12 13 14 15 16 17 18 39 40 37 38 43 44 41 42 47 48 45 46

A'

B'

C'

51 52

49 50

53 54

L

M

_N

27 28 29 30 25 26

A

C

F

I

B

E

H

K

G

J

1 2 3 9 19 23 4 5 24 6 7 20 10 8 11 21 22 31 32 35 36 33 34

O

P

Q

D

R

S

T

U

V

_W

12 13 14 15 16 17 18 39 40 37 38 41 42

L

M

_N

27 28 29 30 25 26

A

C

F

I

B

E

H

K

G

J

1 2 3 9 19 23 4 5 24 6 7 20 10 8 11 21 22 31 32 35 36 33 34

O

P

Q

D

R

S

T

U

V

W

X

Y

Z

12 13 14 15 16 17 18 39 40 37 38 43 ₄₄ 41 42 47 48 45 46