Analisis Perbandingan Efisiensi Penggunaan Baja Ringan Pada Tiga Jenis Tipe Rangka Atap Chapter III V
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Pengumpulan Data
Dalam perencanaan dan penyusunan Tugas Akhir dibutuhkan data sebagai
acuan. Data yang dikumpulkan dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu;
a. Data Primer
Data primer adalah data yang diperoleh dari lokasi perencanaan atau
percobaan/ penyelidikan material yang dilaksanakan (Dajan, 1973).
b. Data Sekunder
Data sekunder adalah data yang berasal dari peraturan-peraturan atau
ketentuan-ketentuan yang berlaku yang digunakan dalam perencanaan
struktur-struktur gedung (Dajan, 1973).
Kedua jenis data diatas digunakan dalam perencanaan rangka atap pada
Tugas Akhir ini. Adapun data-data yang dikumpulkan, secara garis besar meliputi:
a. Data Material
Data material dapat dikumpulkan dari distributor material. Adapun
beberapa material yang dibutuhkan adalah; baja ringan, sekrup,
aluminium foil, plafon, baja wf, gording, dll. Data-data tersebut dapat
pula dengan mudah diperoleh dari internet mengingat sudah banyak
distributor yang membuka toko online.
48
Universitas Sumatra Utara
b. Standar dan Referensi
Standar yang digunakan dalam perencanaan meliputi SNI 7971:
2013, dan SKBI 1987. Referensi yang dipakai adalah buku-buku terkait
dengan pembahasan Tugas Akhir.
3.2 Metode Penelitian
Metode penelitian merupakan rangkaian cara atau kegiatan pelaksanaan
penelitian yang didasari oleh asumsi-asumsi dasar, pandangan-pandangan filosofis
dan ideologis, pertanyaan dan isu-isu yang dihadapi. Metode Penelitian yang
digunakan dalam tugas akhir ini adalah studi literatur. Untuk memudahkan
perencanaan dan perhitungan, tugas akhir ini menggunakan software AUTOCAD
dan SAP 2000.
Dalam proses pelaksanaan tugas akhir ini, disusun kerangka pemecahan
masalah sebagai dasar dalam penelitian untuk memudahkan, dengan langkahlangkah yang disusun seperti dalam diagram alir (Flow Chart) berikut:
49
Universitas Sumatra Utara
MULAI
PERUMUSAN MASALAH
STUDI LITERATUR
PENGUMPULAN DATA
TAHAP DESAIN DATA
Rangka atap baja ringan tipe G500, profil C
Bentang (L) = 12 m, 16m, 20m
0
Jenis Rangka Atap Pratt,Howe,Fink= 22
PENGOLAHAN DATA :
A. ANALISA STRUKTUR MANUAL
i. Pembebanan
ii. Perencanaan dimensi batang
iii. Perencanaan sambungan
B. DENGAN BANTUAN SOFTWARE (SAP 2000)
KOMPARASI RANGKA ATAP BAJA RINGAN
KESIMPULAN & SARAN
SELESAI
50
Universitas Sumatra Utara
3.3 Analisis dan Perhitungan
Analisis dan perhitungan dalam perencanaan rangka atap ini dibuat
berdasarkan standar dan peraturan terkait, yaitu:
a. Perhitungan pembebanan
b. Perhitungan dimensi profil rangka atap
c. Perhitungan desain sambungan rangka atap
3.4 Konsep Perencanaan Struktur Rangka Atap
Berikut ini akan dijelaskan tahapan-tahapan pada perencanaan struktur
rangka atap baja ringan. Tahapan perhitungan dan rumus yang digunakan disini
sesuai dengan yang telah dituliskan pada BAB II :
i. Denah Atap
Dalam mendesain rangka atap, perlu direncanakan terlebih dahulu denah
atap. Gambar denah atap dapat dilihat pada bab 4.
ii. Pembebanan
Kombinasi beban di bawah ini hanya mencakup kombinasi yang
digunakan oleh penulis.
1. 1,4D
2. 1,2D +0,5 (Lr atau R)
3. 1,2D + 1,6 (Lr atau R) + 0,5 W
4. 1,2D + 1,0W + 0,5 (Lr atau R)
iii. Data Beban
Data-data pembebanan sebagai berikut:
51
Universitas Sumatra Utara
•
Beban atap
: Atap spandek zincalume AZ150 tebal 0,4 dengan
berat 4,45 kg/m2
•
Beban reng
: Reng zincalume steel topspan TS9610 tebal 1 mm
dengan berat 1 kg/m
•
Beban profil ditaksir sebesar 5 kg/m
•
Beban plafond
: 11 kg/m2
•
Beban hanger
: 7 kg/m2
•
Beban pekerja
: 100 kg/m2
•
Beban angin
: 25 kg/m2
iv. Gaya batang maksimum diperoleh dengan bantuan software SAP
2000
v.
Perencanaan desain batang tarik
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
l
< 240
r
(3.1)
Luas netto (An)
A =A
= 0,85.
d. t
.
(3.2)
.
(3.3)
Syarat :
(3.4)
= 0,90
52
Universitas Sumatra Utara
vi. Perencanaan batang tekan
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
l
< 200
r
(3.5)
Kontrol tekuk
f
=
λ =
π E
(l r)
(3.6)
f
f
(3.7)
Tegangan kritis (fn)
λ > 1,5 ,
λ
f = 0,877 λ
f
(3.8)
1,5, maka f = (0,658λ )f
(3.9)
Menghitung luas efektif (Ae)
•
Pada sayap
b = B – 2(R+t)
(3.10)
b/t< 60
S = 1,28
E
f
(3.11)
b/t ≤ 0,328S (tidak diperlukan pengaku tepi)
(3.12)
b/t > 0,328S, maka dihitung:
I =
d . t. sin θ
12
I = 399t
n = 0,582
(b t)
S
(b t)
4S
(3.13)
0,328
1
3
t
115
(b t)
+5
S
(3.14)
(3.15)
53
Universitas Sumatra Utara
Nilai koefisien tekuk (k)
f
I
I
5d
b
k = 4,82
kπ E
12(1 ν )
=
+ 0,43
t
b
4
(3.16)
(3.17)
Rasio kelangsingan
f
f
λ=
•
(3.18)
Web dengan dua pengaku
Dimensi pengaku
A
t
b =ρ
b =H
(3.19)
2(R + t)
(3.20)
Menghitung koefisien tekuk pelat
K1oc = 4(n+1)2
(3.21)
δ=
A
b .t
(3.22)
γ=
10,92 . I
b t
(3.23)
β = [1 + γ(n + 1)]
k =
1+β
+ γ(1 + n)
β [1 + δ(n + 1)]
(3.24)
(3.25)
Koefisien tekuk pelat ( k ) harus ditentukan yang terkecil antara
k1oc dan kd.
λ=
1,052 b
t
k
f
E
(3.26)
54
Universitas Sumatra Utara
untuk λ ≤ 0,673 ; be = b
(3.27)
untuk λ > 0,673 ; be = ρb
(3.28)
=
1
0,22
1,0
•
(3.29)
Pada lip tepi
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 0,43
f
f
λ=
f
λ
=
kπ E
12(1 ν )
(3.30)
t
b
(3.31)
0,673 , maka be = b
Cek kekuatan nominal
N
N
(3.32)
vii. Perencanaan Sambungan
Sambungan menggunakan sekrup self-drilling untuk rangka atap baja
ringan.
•
Kapasitas geser
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
(i) V = 4,2 (t d )f
(3.33)
(ii) V = Ct d f
(3.34)
(iii) V = Ct d f
(3.35)
55
Universitas Sumatra Utara
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
•
Kapasitas tarik sekrup
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil dari:
a. Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
N
= 0,85t d f
(3.36)
b. Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
N
= 1,5 t d f
(3.37)
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 N
N
•
N
(3.38)
Tarik pada bagian tersambung
A =A
A
(3.39)
N =A f
(3.40)
Syarat:
N
•
N
(3.41)
Persyaratan jarak sekrup
Jarak antar sekrup (S)
S
3d
(3.42)
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S
3d
(3.43)
56
Universitas Sumatra Utara
BAB IV
ANALISIS DESAIN STRUKTUR RANGKA ATAP
4.1. Perencanaan Rangka Atap Baja Ringan
4.1.1. Model Struktur
Direncanakan sebuah gedung yang luas atapnya 12m x 24m,16m x 24m,
20m x 24m. Untuk baja ringan direncanakan jarak antar kuda-kuda, yaitu 0,8
12
0,8
24
m.
8
Universitas Sumatra Utara
Gambar 4.1. Denah rangka atap baja ringan
Pemodelan struktur dibuat dengan bantuan software AUTOCAD 2014
dan SAP 2000. Model dibuat sesuai dengan desain data yang telah dibuat
pada bab I. Model struktur ditampilkan pada gambar 4.2.
2
21
22
18
16
15 5
4
3
20
19
6
7
8
9
1
10
23
11
25
12
13 26 14
Gambar 4.2. Model rangka atap baja ringan
4.1.2. Rangka atap tipe Pratt
4.1.3. Pembebanan Rangka Atap
a. Beban Mati
i. Data-data Beban Mati
a. Beban atap
: 4,45 kg/m2.
b. Beban reng
: 1 kg/m.
c. Beban profil
: 1,5 kg/m.
d. Beban plafond
: 11 kg/m2.
e. Beban hanger
: 7 kg/m2.
ii. Perhitungan Beban Mati
Desain jarak antar kuda-kuda adalah sebesar 0,8 m. Beban ini
didistribusikan secara merata pada masing-masing kuda-kuda. Beban
59
Universitas Sumatra Utara
mati pada rangka atap baja ringan dapat ditunjukkan pada gambar
dibawah ini.
P18
P19
P17
P20
P16
P21
P15
P22
P14
P23
P13
P12
P24
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
P11
Gambar 4.3. Distribusi beban mati pada rangka atap baja ringan (qD)
1. Beban P1 = P11
Beban Rangka Atap = ½ x L batang x berat profil
= ½ x (1+1+0,4+1,28) m x 1,5 kg/m
= 2,76 kg
Beban Plafond
= Luas x berat plafond
= (0,8 m x 1,077 m) x 18 kg/m2
= 15,5 kg
Beban Bracing
= 10% x berat kuda-kuda
= 10% x 2,76 kg = 0,276 kg
Beban total
= 18,536 kg
2. Beban P12 = P24
Beban Atap
= Luas x berat atap
= (0,8 m x 1,077 m) x 4,45 kg/m2
60
Universitas Sumatra Utara
= 15,5 kg
Beban Reng
= panjang reng x berat reng
= 0,8 m x 1 kg/m = 0,8 kg
Beban Rangka Atap = ½ x L batang x berat profil
= ½ x (1+1,077) m x 1,5 kg/m
=3,83 kg
Beban Plafond
= Luas x berat plafond
= (0,8 m x 1 m) x 18 kg/m2
= 15,5 kg
Beban Bracing
= 10% x berat kuda-kuda
= 10% x 1,6 kg = 0,16 kg
Beban total
= 21,3 kg
Tabel 4.1. Rekapitulasi Perhitungan Beban Mati 12 M
Beban Mati
Input
Buhul
Atap
reng
(kg)
(kg)
kudakuda
(kg)
plafond bracing
(kg)
(kg)
Total
SAP
(kg)
(kg)
5 = 24
2,76
15,5
0,276 18,536
18,54
7 = 22
3,27
15,5
0,327 19,097
19,08
9 = 20
3,83
15,5
0,383 19,713
19,71
11 =18
4,4
15,5
13 =16
4,98
14
20,34
20,34
15,5
0,498 20,978
20,98
3,318
15,5
0,332
19,13
19,13
15,5
0,16
21,3
21,3
0,192
6,72
6,72
1 =2
3,83
0,8
1,6
4 =23
3,83
0,8
1,915
0,44
61
Universitas Sumatra Utara
6 =21
3,83
0,8
3,168
0,317
8,514
8,51
8 =19
3,83
0,8
3,702
0,37
8,7
8,7
10 =17
3,83
0,8
4.25
0,425
9,3
9,3
12 =15
3,83
0,8
4,82
0,482
9,9
9,9
3
3,83
0,8
7,36
0,736
12,7
12,7
Tabel 4.2. Rekapitulasi Perhitungan Beban Mati 16 M
Beban Mati
Input
Buhul
Atap
reng
(kg)
(kg)
kudakuda
(kg)
plafond bracing
Total
SAP
(kg)
(kg)
(kg)
(kg)
5 = 24
3,63
20,69
0,363
24,69
24,69
7 = 22
4,32
20,69
0,432
25,45
25,45
9 = 20
5,05
20,69
0,505
26,25
26,25
11 =18
5,82
20,69
0,582
27,09
27,09
13 =16
6,58
20,69
0,658
27,94
27,94
14
4,37
20,69
0,437
25,5
25,5
20,69
0,205
26,89
26,89
1 =2
5,12
0,8
2,05
4 =23
5,12
0,8
2,55
0,255
8,72
8,72
6 =21
5,12
0,8
4,24
0,424
10,58
10,58
8 =19
5,12
0,8
6,5
0,65
13,07
13,07
10 =17
5,12
0,8
5,6
0,56
12,15
12,15
12 =15
5,12
0,8
6,4
0,64
12,98
12,98
3
5,12
0,8
7,2
0,72
13,83
13,83
62
Universitas Sumatra Utara
Tabel 4.3. Rekapitulasi Perhitungan Beban Mati 20 M
Beban Mati
Input
Buhul
Atap
reng
(kg)
(kg)
kudakuda
(kg)
plafond bracing
Total
SAP
(kg)
(kg)
(kg)
(kg)
5 = 24
4,59
25,88
0,459
30,49
30,49
7 = 22
5,46
25,88
0,546
26,69
26,69
9 = 20
6,38
25,88
0,638
27,71
27,71
11 =18
7,33
25,88
0,733
28,76
28,76
13 =16
8,29
25,88
0,829
29,81
29,81
14
5,52
25,88
0,552
26,76
26,76
25,88
0,259
33,95
33,95
1 =2
6,39
0,8
2,59
4 =23
6,39
0,8
3,19
0,319
10,71
10,71
6 =21
6,39
0,8
5,31
0,531
13,03
13,03
8 =19
6,39
0,8
6,17
0,617
13,99
13,99
10 =17
6,39
0,8
7,1
0,71
15,01
15,01
12 =15
6,39
0,8
8,04
0,804
16,05
16,05
3
6,39
0,8
12,28
1,228
20,71
20,71
63
Universitas Sumatra Utara
b. Beban Hidup
Beban hidup yang terjadi yaitu berat pekerja sebesar P=100 kg.
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
Gambar 4.4. Distribusi beban hidup (qL)
c. Beban Angin
Dari SKBI- 1.3.53.1987 ditentukan nilai tekanan tiup angin = 25 kg/m2.
α = 220.
Koefisien angin tekan = (0,02 α – 0,4) = (0,02 x 22) - 0,4 = 0,04
Angin tekan (W1)
= Luas x Koefisien x beban angin
= (0,8 m x 1,077 m) x 0,04 x 25 kg/m2
= 0,8616 kg
W1/2
= 0,4308 kg
Koefisien angin hisap = - 0,4
Angin tekan (W2)
= Luas x Koefisien x beban angin
= (0,8 m x 1,077 m) x (-0,4) x 25 kg/m2
= - 8,616 kg
W2/2
= - 4,308 kg
64
Universitas Sumatra Utara
w1
w1
w1
w2
/2
w1
/2
w1
w1
w2
w2
w2
w2
w2
Gambar 4.5. Distribusi beban angin kiri (W kiri) rangka atap
w1
w1
w2
w2
/2
w2
w1
w1
w1
w2
w1
/2
w2
w2
/2
w2
Gambar 4.6. Distribusi beban angin kanan (W kanan) rangka atap
d. Beban Hujan
Beban air hujan berdasarkan SKBI- 1.3.53.1987 yaitu;
H
= 25 – 0,8 α
= 25 – (0,8 x 22) = 7,6 kg/m2
Beban hujan H = luas x H
= (0,8 m x 1,077 m) x 7,6 kg/m2
= 0,6 kg
H/2
= 0,3 kg
65
Universitas Sumatra Utara
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H/2
H/2
Gambar 4.7. Distribusi beban hujan (H) pada rangka atap
4.1.4. Perencanaan Struktur Rangka Atap
a. Batang Tarik Bawah (Bottom Chord)
Batang tarik bawah terdiri dari batang nomor 1,. Untuk perencanaan
diambil pada batang 1 dengan gaya aksial terbesar dengan data-data
sebagai berikut :
Batang tarik 1’
L = 100 cm
Nu = 80,3 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Syarat desain:
N
N
Dicoba menggunakan profil C 75.70
h = 75 mm
b = 35 mm
66
Universitas Sumatra Utara
t = 0,7 mm
l = 5,5 mm
Ag = 107,24 mm2
Ix = 98828,1 mm4
Iy = 16619,5 mm4
ix = 30,4 mm
iy = 12,4mm
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
l
1000
=
= 80,64 < 240
r
12,4
(OK)
Direncanakan menggunakan sekrup dengan df = 4,8 mm
A =A
d. t
A = 107,24
(4,8 x 0,7) = 103,88 mm
Cek kekuatan nominal penampang
N = 0,85. k . A . f
dengan faktor koreksi k = 0,85
N = 0,85 . 0,85 . 1,0388 cm .5500 kg cm
67
Universitas Sumatra Utara
N = 4127,93 kg
N
N
N
0,9 . 4127,93
80,3 kg
3715,14 kg (OK)
b. Batang Tarik Web
Untuk perencanaan diambil batang dengan gaya aksial terbesar
yaitu batang 22 dengan data-data sebagai berikut :
Batang Tarik 22
L = 225 cm
Nu = 108,9 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Syarat desain:
N
N
Dicoba menggunakan profil C 100.100
h = 100 mm
b = 50 mm
t = 2 mm
l = 20 mm
Ag = 454 mm2
68
Universitas Sumatra Utara
Ix = 71000 mm4
Iy = 17000 mm4
ix = 39,7 mm
iy = 19,3 mm
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
l
2250
=
= 116,58 < 240
r
19,3
(OK)
Direncanakan menggunakan sekrup dengan df = 4,8 mm
A =A
d. t
A = 454
(4,8 x 2) = 444,44 mm
Cek kekuatan nominal penampang
N = 0,85. k . A . f dengan k = 0,85
N = 0,85 . 0,85 . 4,44 cm .5500 kg cm = 17842,13 kg
N
N
N
0,9 . 17842,13
108,9 kg
16057,9 kg (OK)
69
Universitas Sumatra Utara
c. Batang Tekan Atas ( top chord )
Batang tekan atas terdiri dari batang nomor 2 dan 3. Untuk
perencanaan diambil batang dengan gaya aksial terbesar dengan data-data
sebagai berikut:
Batang tekan
L = 107 cm
Nu = -536,3 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Dicoba menggunakan profil C 100.100
h = 100 mm
b = 50 mm
t = 2 mm
l = 20 mm
Ag = 454 mm2
Ix = 71000 mm4
Iy = 17000 mm4
ix = 39,7 mm
iy = 19,3 mm
Kontrol kelangsingan profil :
70
Universitas Sumatra Utara
λ=
l
1070
=
= 55,44 < 200
r
19,3
(OK)
Kontrol tekuk
f
=
π E
(l r)
f
=
3,14 . 2 x 10
= 641,56 N/mm
(55,44 19,3)
λ =
f
f
λ =
550
= 0,92
641,56
λ > 1,5 ,
f = 0,658
f = 0,658λ f
,
. 550 = 385,93 MPa
Menghitung Luas Efektif (Ae)
•
Tampang efektif pada sayap
b = B – 2(R+t)
b = 50 – 2(1+2)
b = 44 mm
b/t = 44/2 = 22 < 60 (OK)
S = 1,28
E
f
S = 1,28
200000
385,93
S = 29,13
0,328 S = 9,5546
71
Universitas Sumatra Utara
b
> 0,328 ,
t
d=d
(R + t)
d = 20
(1 + 2) = 17 mm
θ = 900
I =
d . t. sin θ
12
I =
17 . 2. sin 90
12
I = 818,83 mm
I = 399t
I = 399.2
(b t)
S
0,328
22
29,13
I = 497,3316
0,328
(b t)
4S
n = 0,582
22
4. 29,13
n = 0,393
0,33
115
(b t)
+5
S
2 115
22
+5
29,13
(OK)
1466,72
n = 0,582
d b=
t
1
3
1
3
(OK)
20
= 0,4
44
0,25
Maka dihitung nilai koefisien tekuk (k)
I
I
k = 4,82
5d
b
k = 4,82
5.22
22
k = 3,84
4 ( OK)
+ 0,43
818,83
497,3
4
,
+ 0,43
4
72
Universitas Sumatra Utara
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 3,82
λ=
f
f
f
=
kπ E
12(1 ν )
f
=
3,82 . 3,14 . 200000
12(1 0,3 )
f
= 1432,69 MPa
λ=
t
b
2
44
385,93
= 0,42
1432,69
Nilai λ = 0,51
0,673 , maka be = b = 44
Sayap efektif sepenuhnya.
•
Tampang efektif pada web dengan 2 pengaku
Data :
As = luas bruto pengaku = 9,42 mm2
Isp = Momen inersia pengaku = 1,269 mm4
Dimensi pengaku
b =ρ
A
t
b =H
b = 100
b
2(R + t)
2(1 + 2) = 94 mm
t = 96 2 = 47 mm
Menghitung koefisien tekuk pelat
K1oc = 4(n+1)2
73
Universitas Sumatra Utara
K1oc = 4(2+1)2 = 36
+ γ(1 + n)
1+β
k =
β [1 + δ(n + 1)]
δ=
A
9,42 mm
=
= 0,05
b . t 94mm. 2mm
γ=
10,92 . I
b t
=
10,92 . 1,269
= 0,018
94 . 2
β = [1 + γ(n + 1)] = [1 + 0,018(2 + 1)] = 1,013
k =
(1 + 1,013 ) + 0,018(1 + 2)
= 3,99
1,013 [1 + 0,005(2 + 1)]
Koefisien tekuk pelat ( k ) harus ditentukan yang terkecil antara k 1oc
dan kd. Maka, dipakai kd = 3,99
λ=
λ=
1,052 b
t
k
f
E
1,052
385,93
= 0,99
200000
3,99
(47)
λ> 0,673 maka,
ρ=
1
b =ρ
•
0,22
0,22
1
0,99
λ =
= 0,78
λ
0,99
A
t
= 0,78
454
= 177,06 mm
2
Tampang efektif pada lip tepi
b = l – (R+t)
b = 20 – (1+2)
b = 17 mm
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 0,43
74
Universitas Sumatra Utara
λ=
f
f
f
=
kπ E
12(1 ν )
f
=
0,43. 3,14 . 200000
12(1 0,3 )
f
= 940,097 MPa
λ=
t
b
2
17
385,93
= 0,511
940,097
λ = 0,64
0,673 , maka be = b = 17 mm
Lip tepi efektif sepenuhnya
Luas Efektif (Ae)
A =A
A = 454
(177,06
94) = 182,94 mm
Cek kekuatan nominal
N
N
N
0,85 . 385,93 . 182
536,3 kg
59703,3 kg (OK)
75
Universitas Sumatra Utara
d. Batang Tekan Web
Untuk perencanaan diambil batang dengan gaya aksial terbesar yaitu
batang 10 dengan data-data sebagai berikut:
Batang tekan 10
L = 202 cm
Nu = -77 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Dicoba menggunakan profil C 100.100
h = 100 mm
b = 50 mm
t = 2 mm
l = 20 mm
Ag = 454 mm2
Ix = 71000 mm4
Iy = 17000 mm4
ix = 39,7 mm
iy = 19,3 mm
Kontrol kelangsingan profil :
76
Universitas Sumatra Utara
λ=
l
2020
=
= 104,66 < 200
r
19,3
(OK)
Kontrol tekuk
f
=
π E
(l r)
f
=
3,14 . 2 x 10
= 180,01 N/mm
(2020 19,3)
λ =
f
f
λ =
550
= 1,74
180,01
λ > 1,5 ,
f =
f = 0,877 λ
f
0,877
. 550 = 160 MPa
1,74
Menghitung luas efektif (Ae):
•
Tampang efektif pada sayap
b = B – 2(R+t)
b =50 – 2(1+2)
b = 44 mm
b/t = 44/2 = 22 < 60 (OK)
S = 1,28
E
f
S = 1,28
200000
160
S = 45,25
77
Universitas Sumatra Utara
0,328 S = 14,8
b
> 0,328 ,
t
d=d
(R + t)
d = 20
(1 + 2) = 17 mm
θ = 900
I =
d . t. sin θ
12
I =
17 . 2. sin 90
12
I = 818,29 mm
I = 399t
I = 399.2
(b t)
S
0,328
22
45,25
0,328
87,77
n = 0,582
(b t)
4S
n = 0,582
22
4. 45,25
d b=
115
(b t)
+5
S
2 115
22
+5
45,25
(OK)
I = 25,27
n = 0,46
t
1
3
1
3
(OK)
0,33
20
= 0,45
44
0,25
Maka dihitung nilai koefisien tekuk (k)
k = 4,82
5d
b
k = 4,82
5.20
44
I
I
+ 0,43
818,29
25,27
4
+ 0,43
4
78
Universitas Sumatra Utara
4 ( OK)
k = 1,3
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 1,3
f
f
λ=
f
=
kπ E
12(1 ν )
t
b
f
=
1,3 . 3,14 . 200000
12(1 0,3 )
f
= 483,58 MPa
2
44
160
= 0,57
483,58
λ=
Nilai λ = 0,57
0,673 , maka be = b = 44
Sayap efektif sepenuhnya.
•
Tampang efektif pada web dengan 2 pengaku
Data :
As = luas bruto pengaku = 9,42 mm2
Isp = Momen inersia pengaku = 1,269 mm4
Dimensi pengaku
b =ρ
A
t
b =H
b = 100
b
2(R + t)
2(1 + 2) = 94 mm
t = 94 1 = 47 mm
Menghitung koefisien tekuk pelat
79
Universitas Sumatra Utara
K1oc = 4(n+1)2
K1oc = 4(2+1)2 = 36
+ γ(1 + n)
1+β
k =
β [1 + δ(n + 1)]
δ=
A
9,42 mm
=
= 0,05
b . t 94mm. 2mm
γ=
10,92 . I
b t
=
10,92 . 1,269
= 0,018
94 . 2
β = [1 + γ(n + 1)] = [1 + 0,018(2 + 1)] = 1,013
k =
(1 + 1,013 ) + 0,018(1 + 2)
= 3,99
1,013 [1 + 0,094(2 + 1)]
4 (OK)
Koefisien tekuk pelat ( k ) harus ditentukan yang terkecil antara k 1oc
dan kd. Maka, dipakai kd = 3,99
λ=
λ=
1,052 b
t
k
f
E
1,052
160
= 0,7
200000
3,99
(47)
λ> 0,673 maka, ρ = 1
ρ=
1
b =ρ
0,22
0,22
1
0,7
λ =
= 0,97 < 1 (
λ
0,7
A
t
= 0,97
)
454
= 220,19 mm
2
Web efektif sepenuhnya
•
Tampang efektif pada lip tepi
80
Universitas Sumatra Utara
b = l – (R+t)
b = 20 – (1+2)
b = 17 mm
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 0,43
λ=
f
f
f
=
kπ E
12(1 ν )
f
=
0,43. 3,14 . 200000
12(1 0,3 )
f
= 940,097 MPa
λ=
t
b
2
17
160
= 0,41
940,097
λ = 0,41
0,673 , maka be = b = 17 mm
Lip tepi efektif sepenuhnya
Luas Efektif (Ae)
A =A
A = 454 mm
Cek kekuatan nominal
N
N
77 kg
N
0,85 . 160 . 454
61744 kg (OK)
81
Universitas Sumatra Utara
Tabel 4.4. Rekapitulasi Dimensi Profil Baja Ringan 12 m
Nomor Frame
Panjang
(cm)
1200
Berat
(kg/m)
Profil
C 75.70
0,9
1292,4
C 100.100
3,56
4 = 14
40
C 100.100
3,56
15 = 26
128
C 100.100
3,56
80
C 100.100
3,56
157
C 100.100
3,56
6 = 12
121,2
C 100.100
3,56
9
242,4
C 100.100
3,56
190
C 100.100
3,56
161,6
C 100.100
3,56
19 = 22
225
C 100.100
3,56
8 = 10
202
C 100.100
3,56
20=21
262
C 100.100
3,56
1
2,3
5= 13
16 = 25
18 = 23
7 = 11
Tabel 4.5. Rekapitulasi Dimensi Profil Baja Ringan 16 m
Nomor Frame
1
2,3
Panjang
(cm)
Berat
(kg/m)
Profil
1600
C 125.125
4,35
1724,4
C 150.150
4,82
82
Universitas Sumatra Utara
4 = 14
53
C 150.150
4,82
15 = 26
171
C 150.150
4,82
5= 13
107
C 150.150
4,82
16 = 25
209
C 150.150
4,82
6 = 12
161
C 150.150
4,82
9
323
C 150.150
4,82
18 = 23
253
C 150.150
4,82
7 = 11
215
C 150.150
4,82
19 = 22
300
C 150.150
4,82
8 = 10
269
C 150.150
4,82
20=21
349
C 150.150
4,82
Tabel 4.6. Rekapitulasi Dimensi Profil Baja Ringan 20 m
Nomor Frame
Panjang
(cm)
Berat
(kg/m)
Profil
1
2000
C 150.150
6,14
2,3
2148
C 200.200
7,54
4 = 14
67
C 200.200
7,54
15 = 26
214
C 200.200
7,54
5= 13
134
C 200.200
7,54
16 = 25
262
C 200.200
7,54
6 = 12
202
C 200.200
7,54
9
404
C 200.200
7,54
83
Universitas Sumatra Utara
4.1.5.
18 = 23
317
C 200.200
7,54
7 = 11
270
C 200.200
7,54
19 = 22
376
C 200.200
7,54
8 = 10
337
C 200.200
7,54
20=21
437
C 200.200
7,54
Desain Sambungan Rangka Atap
Sambungan pada rangka atap baja ringan menggunakan sekrup selfdrilling HWH 10- 16x16 dengan data sebagai berikut:
dlob
= 4,8 mm
dw
= 11 mm
gaya geser 1 baut
= 5,1 KN
gaya aksial
= 8,6 KN
a. Sambungan Buhul 1
Gambar 4.8. Sambungan buhul 1
Perhitungan desain sambungan menggunakan sekrup self drilling (SDS) df
= 4,8 mm
84
Universitas Sumatra Utara
Pu1 = 34,9 kg
Pu24 = 456,3 kg
1. Kapasitas geser
t1 = 2 mm
t2 = 0,7 mm
df = 4,8 mm (Sekrup king screw)
Pelat tidak digunakan,jadi jumlah baut di asumsikan = 2 buah
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
t2/t1 = 0,35
C = faktor tumpu = 2,7
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
(i)
V = 4,2 (t d )f
= 4,2 (0,7 . 4,8). 550 = 2964 N
(ii)
V = Ct d f
= 2,7 .2 . 4,8 . 550 = 14256 N
(iii)
V = Ct d f
= 2,7 . 0,7 . 4,8 . 550 = 4989,6 N
Dipakai Vb = 2964 N = 296,4 kg
Maka ØVb = 0,5 . 2964 N = 1482 N = 148,2 kg
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
Kuat geser sekrup = 51000 kg
1,25 Vb = 1,25 . 296,4 kg = 370,5 kg
Maka, 51000 kg ≥ 370,5 kg (OK)
85
Universitas Sumatra Utara
2. Kapasitas tarik sekrup
Gaya pada sekrup harus memenuhi:
N
N
= 0,5
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil berikut:
•
Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
N
= 0,85t d f
N
= 0,85 . 0,7 . 4,8 . 550 = 1570,8 N = 157,08 kg
•
Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
N
= 1,5 t d f
N
= 1,5 . 2 . 11 . 550 = 18150 N = 1815 kg
Dipakai nilai Nt = Nou = 157,08 kg
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 Nt
86000 kg ≥ 1,25 x 157,08 kg
86000 kg ≥ 196,35 kg (OK)
3. Tarik pada bagian tersambung
Gaya tarik desain pada penampang neto harus memenuhi:
N
N
Ø = faktor reduksi = 0,65
A =A
A = 454
A
4,8(2) = 444,44 mm
N = A f = 444,44 mm . 550 N mm = 244420 N
86
Universitas Sumatra Utara
N = 24442 kg
456,3 kg
0,65 ( 24442 kg)
456,3 kg
15887,3 kg (OK)
4. Persyaratan jarak sekrup
•
Jarak antar sekrup (S)
S
3d
S
3(4,8 mm)
S ≥ 14,4 mm (Ambil S = 15 mm)
•
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S
3d
S
3(4,8 mm)
S1 ≥ 14,4 mm (Ambil S1 = 15 mm)
b. Sambungan pada buhul 14
Gambar 4.9. Sambungan buhul 14
t1 = 1 mm
t2 = 0,7 mm
87
Universitas Sumatra Utara
Perhitungan desain sambungan menggunakan sekrup self drilling (SDS) df
= 4,8 mm
Pu6 = 95,9 kg
Pu7 = 95,9 kg
Pu30= 37,6 kg
1. Kapasitas geser
t1 = 1 mm
t2 = 0,7 mm
df = 4,8 mm (Sekrup king screw)
Pelat tidak digunakan,jadi jumlah baut di asumsikan = 2 buah
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
t2/t1 = 0,7
C = faktor tumpu = 2,7
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
(i)
V = 4,2 (t d )f
= 4,2 (0,7 . 4,8). 550 = 2964 N
(ii)
V = Ct d f
= 2,7 .1 . 4,8 . 550 = 14256 N
(iii)
V = Ct d f
= 2,7 . 0,7 . 4,8 . 550 = 4989,6 N
Dipakai Vb = 2964 N = 296,4 kg
Maka ØVb = 0,5 . 2964 N = 1482 N = 148,2 kg
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
Kuat geser sekrup = 51000 kg
88
Universitas Sumatra Utara
1,25 Vb = 1,25 . 296,4 kg = 370,5 kg
Maka, 51000 kg ≥ 370,5 kg (OK)
2. Kapasitas tarik sekrup
Gaya pada sekrup harus memenuhi:
N
N
= 0,5
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil berikut:
•
Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
N
= 0,85t d f
N
= 0,85 . 0,7 . 4,8 . 550 = 1570,8 N = 157,08 kg
•
Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
N
= 1,5 t d f
N
= 1,5 . 1 . 11 . 550 = 18150 N = 1815 kg
Dipakai nilai Nt = Nou = 157,08 kg
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 Nt
86000 kg ≥ 1,25 x 157,08 kg
86000 kg ≥ 196,35 kg
3. Tarik pada bagian tersambung
Gaya tarik desain pada penampang neto harus memenuhi:
N
N
Ø = faktor reduksi = 0,65
A =A
A
89
Universitas Sumatra Utara
A = 454
4,8(2) = 444,44 mm
N = A f = 444,44 mm . 550 N mm = 244420 N
N = 24442 kg
95,9 kg
0,65 ( 24442 kg)
95,9 kg
15887,3 kg (OK)
4. Persyaratan jarak sekrup
•
Jarak antar sekrup (S)
S
3d
S
3(4,8 mm)
S ≥ 14,4 mm (Ambil S = 15 mm)
•
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S
3d
S
3(4,8 mm)
S1 ≥ 14,4 mm (Ambil S1 = 15 mm)
c. Sambungan pada buhul 3
t1 = 2 mm
t2 = 2 mm
90
Universitas Sumatra Utara
Gambar 4.10. Sambungan buhul 3
Perhitungan desain sambungan menggunakan sekrup self drilling (SDS) df
= 4,8 mm
Pu18 = 358,4 kg
Pu19 = 361,3 kg
Pu30 = 37,6 kg
Pu40 = 41,8 kg
Pu41 = 41,8 kg
1. Kapasitas geser
t1 = 2 mm
t2 = 2 mm
df = 4,8 mm (Sekrup king screw)
Pelat tidak digunakan,jadi jumlah baut di asumsikan = 2 buah
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
t2/t1 = 1
C = faktor tumpu = 2,7
91
Universitas Sumatra Utara
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
(i)
V = 4,2 (t d )f
= 4,2 (2 . 4,8). 550 = 14314,54 N
(ii)
V = Ct d f
= 2,7 .1 . 4,8 . 550 = 14256 N
(iii)
V = Ct d f
= 2,7 . 1 . 4,8 . 550 = 14256 N
Dipakai Vb = 14256 N = 1425,6 kg
Maka ØVb = 0,5 . 14256 N = 7128 N = 712,8 kg
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
Kuat geser sekrup = 51000 kg
1,25 Vb = 1,25 . 712,8 kg =891 kg
Maka, 51000 kg ≥ 891 kg (OK)
2. Kapasitas tarik sekrup
Gaya pada sekrup harus memenuhi:
N
N
= 0,5
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil berikut:
•
•
Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
N
= 0,85t d f
N
= 0,85 . 2 . 4,8 . 550 = 4488 N = 448,8 kg
Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
N
= 1,5 t d f
92
Universitas Sumatra Utara
N
= 1,5 . 2 . 11 . 550 = 18150 N = 1815 kg
Dipakai nilai Nt = Nou = 448,8 kg
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 Nt
86000 kg ≥ 1,25 x 448,8 kg
86000 kg ≥ 561 kg
(OK)
3. Tarik pada bagian tersambung
Gaya tarik desain pada penampang neto harus memenuhi:
N
N
Ø = faktor reduksi = 0,65
A =A
A
A = 454
4,8(1) = 444,4 mm
N = A f = 444,4 mm . 550 N mm = 244420 N
N = 24442 kg
361,3 kg
0,65 ( 24442 kg)
361,3 kg
15887,3 kg (OK)
4. Persyaratan jarak sekrup
•
Jarak antar sekrup (S)
S
3d
S ≥ 14,4 mm (Ambil S = 15 mm)
•
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S
3d
S1 ≥ 14,4 mm (Ambil S1 = 15 mm)
93
Universitas Sumatra Utara
Tabel 4.7. Rekapitulasi sambungan pada rangka atap baja ringan
Buhul
Sambungan
df
dw
S
S1
n
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
sekrup
1
1, 2
4,8
11
15
15
2
2
1,3
4,8
11
15
15
2
3
2,3,20,21,9
4,8
11
15
15
2
4
2,2,4
4,8
11
15
15
2
5
1,1,4,15
4,8
11
15
15
2
6
2,2,5,15
4,8
11
15
15
2
7
1,1,5,16
4,8
11
15
15
2
8
2,2,6,16
4,8
11
15
15
2
9
1,1,6,18
4,8
11
15
15
2
10
2,2,7,18
4,8
11
15
15
2
11
1,1,7,19
4,8
11
15
15
2
12
2,2,8,19
4,8
11
15
15
2
13
1,1,8,20
4,8
11
15
15
2
14
1,1,9
4,8
11
15
15
2
15
3,3,10,22
4,8
11
15
15
2
16
1,1,10,21
4,8
11
15
15
2
17
3,3,11,23
4,8
11
15
15
2
18
1,1,11,22
4,8
11
15
15
2
19
3,3,12,25
4,8
11
15
15
2
20
1,1,12,23
4,8
11
15
15
2
21
3,3,13,26
4,8
11
15
15
2
22
1,1,13,25
4,8
11
15
15
2
23
3,3,14
4,8
11
15
15
2
24
1,1,14,26
4,8
11
15
15
2
94
Universitas Sumatra Utara
4.1.6. Rangka atap tipe Howe
4.1.7. Pembebanan Rangka Atap
a. Beban Mati
j. Data-data Beban Mati
f. Beban atap
: 4,45 kg/m2.
g. Beban reng
: 1 kg/m.
h. Beban profil
: 1,5 kg/m.
i. Beban plafond
: 11 kg/m2.
j. Beban hanger
: 7 kg/m2.
iii. Perhitungan Beban Mati
Desain jarak antar kuda-kuda adalah sebesar 0,8 m. Beban ini
didistribusikan secara merata pada masing-masing kuda-kuda. Beban
mati pada rangka atap baja ringan dapat ditunjukkan pada gambar
dibawah ini.
P19
P20
P21
P17
P16
P15
P22
P14
P23
P13
P12
P24
Gambar 4.11. Distribusi beban mati pada rangka atap baja ringan
(qD)
1. Beban P1 = P11
Beban Rangka Atap = ½ x L batang (1+2+27) x berat profil
95
Universitas Sumatra Utara
= ½ x (1+1+0,4) m x 1,5 kg/m
= 1,8 kg
Beban Plafond
= Luas x berat plafond
= (0,8 m x 1,5 m) x 18 kg/m2
= 15,5 kg
Beban Bracing
= 10% x berat kuda-kuda
= 10% x 1,8 kg = 0,18 kg
Beban total
= 17,48 kg
2. Beban P12 = P24
Beban Atap
= Luas x berat atap
= (0,8 m x 1,077 m) x 4,45 kg/m2
= 3,83 kg
Beban Reng
= panjang reng x berat reng
= 0,8 m x 1 kg/m = 0,8 kg
Beban Rangka Atap = ½ x L batang (1+13) x berat profil
= ½ x (1+1,077) m x 1,5 kg/m
=1,56 kg
Beban Plafond
= Luas x berat plafond
= (0,8 m x 1 m) x 18 kg/m2
= 15,5 kg
Beban Bracing
= 10% x berat kuda-kuda
= 10% x 1,56 kg = 0,156 kg
Beban total
= 19,9 kg
96
Universitas Sumatra Utara
Tabel 4.8. Rekapitulasi Perhitungan Beban Mati 12 m
Beban Mati
Input
Buhul
Atap
reng
(kg)
(kg)
kudakuda
(kg)
plafond bracing
(kg)
(kg)
Total
SAP
(kg)
(kg)
7 = 27
1,8
15,5
0,18
17,48
17,48
10=25
2,91
15,5
0,291
18,7
18,7
12=23
3,369
15,5
0,337
19,2
19,2
14=21
3,89
15,5
0,389
19,78
19,78
16= 19
4,44
15,5
0,444
20,38
20,38
17
6,693
15,5
0,693
22,8
22,8
15,5
0,156
19,9
19,9
4 =5
3,83
0,8
1,56
8 =26
3,83
0,8
2,72
0,272
7,6
7,6
9 =24
3,83
0,8
3,17
0,317
8,1
8,1
11 =22
3,83
0,8
3,7
0,37
8,7
8,7
13 =20
3,83
0,8
4,25
0,425
9,3
9,3
15 =18
3,83
0,8
4,818
0,482
9,9
9,9
6
3,83
0,8
3,43
0,343
8,4
8,4
Tabel 4.9. Rekapitulasi Perhitungan Beban Mati 16 m
Beban Mati
Input
Buhul
Atap
reng
(kg)
(kg)
kudakuda
(kg)
plafond bracing
Total
SAP
(kg)
(kg)
(kg)
(kg)
7 = 27
2,35
20,69
0,235
23,27
23,27
10=25
3,83
20,69
0,383
24,91
24,91
97
Universitas Sumatra Utara
12=23
4,44
20,69
0,444
25,58
25,58
14=21
5,09
20,69
0,509
26,30
26,30
16= 19
5,87
20,69
0,587
27,14
27,14
17
8,88
20,69
0,888
30,46
30,46
20,69
0,205
26,89
26,89
4 =5
5,12
0,8
2,05
8 =26
5,12
0,8
3,63
0,363
9,91
9,91
9 =24
5,12
0,8
4,24
0,424
10,58
10,58
11 =22
5,12
0,8
6,14
0,614
12,67
12,67
13 =20
5,12
0,8
5,67
0,567
12,15
12,15
15 =18
5,12
0,8
6,42
0,642
12,99
12,99
6
5,12
0,8
4,58
0,458
10,95
10,95
Tabel 4.10. Rekapitulasi Perhitungan Beban Mati 20 m
Beban Mati
Input
Buhul
Atap
reng
(kg)
(kg)
kudakuda
(kg)
plafond bracing
Total
SAP
(kg)
(kg)
(kg)
(kg)
7 = 27
2,89
25,88
0,289
29,06
29,06
10=25
4,84
25,88
0,484
31,21
31,21
12=23
5,61
25,88
0,561
32,06
32,06
14=21
6,48
25,88
0,648
33,01
33,01
16= 19
7,39
25,88
0,739
34,02
34,02
17
11,16
25,88
1,116
38,16
38,16
25,88
0,232
32,37
32,37
4 =5
6,39
0,8
2,32
8 =26
6,39
0,8
4,55
0,455
12,2
12,2
9 =24
6,39
0,8
5,31
0,531
13,04
13,04
11 =22
6,39
0,8
6,18
0,618
13,99
13,99
13 =20
6,39
0,8
7,1
0,71
15,01
15,01
15 =18
6,39
0,8
8,04
0,804
16,05
16,05
98
Universitas Sumatra Utara
6
6,39
0,8
5,73
0,573
13,5
13,5
b. Beban Hidup
Beban hidup yang terjadi yaitu berat pekerja sebesar P=100 kg.
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
Gambar 4.12. Distribusi beban hidup (qL)
c. Beban Angin
Dari SKBI- 1.3.53.1987 ditentukan nilai tekanan tiup angin = 25 kg/m2.
α = 220.
Koefisien angin tekan = (0,02 α – 0,4) = (0,02 x 22) - 0,4 = 0,04
Angin tekan (W1)
= Luas x Koefisien x beban angin
= (0,8 m x 1,077 m) x 0,04 x 25 kg/m2
= 0,8616 kg
W1/2
= 0,4308 kg
Koefisien angin hisap = - 0,4
Angin tekan (W2)
= Luas x Koefisien x beban angin
= (0,8 m x 1,077 m) x (-0,4) x 25 kg/m2
= - 8,616 kg
W2/2
= - 4,308 kg
99
Universitas Sumatra Utara
/2
w1
w1
w1
w1
w2
/2
w1
/2
w1
w1
w2
w2
w2
w2
w2
w2
/2
Gambar 4.13. Distribusi beban angin kiri (W kiri) rangka atap
w1
w1
w1
w2
w1
/2
w2
w1
w1
/2
w2
w2
w2
w2
Gambar 4.14. Distribusi beban angin kiri (W kiri) rangka atap
d. Beban Hujan
Beban air hujan berdasarkan SKBI- 1.3.53.1987 yaitu;
H
= 25 – 0,8 α
= 25 – (0,8 x 22) = 7,6 kg/m2
Beban hujan H = luas x H
= (0,8 m x 1,077 m) x 7,6 kg/m2
= 0,6 kg
H/2
= 0,3 kg
100
Universitas Sumatra Utara
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H/2
H/2
Gambar 4.15. Distribusi beban hujan (H) pada rangka atap
4.1.8. Perencanaan Struktur Rangka Atap
a. Batang Tarik Bawah (Bottom Chord)
Batang tarik bawah terdiri dari batang nomor 1,. Untuk perencanaan
diambil pada batang 1 dengan gaya aksial terbesar dengan data-data
sebagai berikut :
Batang tarik 1’
L = 100 cm
Nu = 46,8 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Syarat desain:
N
N
Dicoba menggunakan profil C 75.70
h = 75 mm
101
Universitas Sumatra Utara
b = 35 mm
t = 0,7 mm
l = 5,5 mm
Ag = 107,24 mm2
Ix = 98828,1 mm4
Iy = 16619,5 mm4
ix = 30,4 mm
iy = 12,4mm
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
l
1000
=
= 80,64 < 240
r
12,4
(OK)
Direncanakan menggunakan sekrup dengan df = 4,8 mm
A =A
d. t
A = 107,24
(4,8 x 0,7) = 103,88 mm
Cek kekuatan nominal penampang
N = 0,85. k . A . f
dengan faktor koreksi k = 0,85
102
Universitas Sumatra Utara
N = 0,85 . 0,85 . 1,0388 cm .5500 kg cm
N = 4127,93 kg
N
N
N
0,9 . 4127,93
46,8 kg
3715,14 kg (OK)
b. Batang Tarik Web
Untuk perencanaan diambil batang dengan gaya aksial terbesar
yaitu batang 12 dengan data-data sebagai berikut :
Batang Tarik 12
L = 225 cm
Nu = 204,8 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Syarat desain:
N
N
Dicoba menggunakan profil C 100.100
h = 100 mm
b = 50 mm
t = 2 mm
l = 20 mm
103
Universitas Sumatra Utara
Ag = 454 mm2
Ix = 71000 mm4
Iy = 17000 mm4
ix = 39,7 mm
iy = 19,3 mm
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
l
2250
=
= 116,58 < 240
r
19,3
(OK)
Direncanakan menggunakan sekrup dengan df = 4,8 mm
A =A
d. t
A = 454
(4,8 x 2) = 444,44 mm
Cek kekuatan nominal penampang
N = 0,85. k . A . f dengan k = 0,85
N = 0,85 . 0,85 . 4,44 cm .5500 kg cm = 17842,13 kg
N
N
N
0,9 . 17842,13
204,8 kg
16057,9 kg (OK)
104
Universitas Sumatra Utara
c. Batang Tekan Atas ( top chord )
Batang tekan atas terdiri dari batang nomor 49 dan 55. Untuk
perencanaan diambil batang dengan gaya aksial terbesar dengan data-data
sebagai berikut:
Batang tekan
L = 107 cm
Nu = -527,2 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Dicoba menggunakan profil C 100.100
h = 100 mm
b = 50 mm
t = 2 mm
l = 20 mm
Ag = 454 mm2
Ix = 71000 mm4
Iy = 17000 mm4
ix = 39,7 mm
iy = 19,3 mm
Kontrol kelangsingan profil :
105
Universitas Sumatra Utara
λ=
l
1070
=
= 55,44 < 200
r
19,3
(OK)
Kontrol tekuk
f
=
π E
(l r)
f
=
3,14 . 2 x 10
= 641,56 N/mm
(55,44 19,3)
λ =
f
f
λ =
550
= 0,92
641,56
λ > 1,5 ,
f = 0,658
f = 0,658λ f
,
. 550 = 385,93 MPa
Menghitung Luas Efektif (Ae)
•
Tampang efektif pada sayap
b = B – 2(R+t)
b = 50 – 2(1+2)
b = 44 mm
b/t = 44/2 = 22 < 60 (OK)
S = 1,28
E
f
S = 1,28
200000
385,93
S = 29,13
0,328 S = 9,5546
106
Universitas Sumatra Utara
b
> 0,328 ,
t
d=d
(R + t)
d = 20
(1 + 2) = 17 mm
θ = 900
I =
d . t. sin θ
12
I =
17 . 2. sin 90
12
I = 818,83 mm
(b t)
S
I = 399t
0,328
22
29,13
I = 399.2
I = 818,83
0,328
(b t)
4S
n = 0,582
22
4. 29,13
d1 b =
115
(b t)
+5
S
2 115
22
+5
29,13
(OK)
1466,72
n = 0,582
n = 0,393
t
1
3
1
3
(OK)
0,33
20
= 0,4
44
0,25
Maka dihitung nilai koefisien tekuk (k)
Is
Ia
n
k = 4,82
5d1
b
k = 4,82
5.22
22
k = 3,84
4 ( OK)
+ 0,43
818,83
497,76
4
0,4
+ 0,43
4
107
Universitas Sumatra Utara
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 3,84
λ=
fn
fcr
kπ2 E
fcr =
12(1 ν2 )
t
b
2
3,84 . 3,142 . 200000
fcr =
12 1
0,32
1
22
2
fcr = 1432,69 MPa
λ=
385,93
= 0,51
1432,69
Nilai λ = 0,51
0,673 , maka be = b = 44
Sayap efektif sepenuhnya.
•
Tampang efektif pada web dengan 2 pengaku
Data :
As = luas bruto pengaku = 9,42 mm2
Isp = Momen inersia pengaku = 1,269 mm4
Dimensi pengaku
be = ρ
Ag
t
bo = H
bo = 100
2(R + t)
2(1 + 2) = 94 mm
bo t = 96 2 = 47 mm
Menghitung koefisien tekuk pelat
K1oc = 4(n+1)2
108
Universitas Sumatra Utara
K1oc = 4(2+1)2 = 36
kd =
2
1 + β2
+ γ(1 + n)
2
β [1 + δ(n + 1)]
As
9,42 mm2
δ=
=
= 0,05
bo . t 94mm. 2mm
γ=
10,92 . Isp
bo t
3
=
10,92 . 1,269
94 . 23
= 0,018
1
1
β = [1 + γ(n + 1)]4 = [1 + 0,018(2 + 1)]4 = 1,013
kd =
1 + 1,0132
2
+ 0,018(1 + 2)
2
1,013 [1 + 0,005(2 + 1)]
= 3,99
Koefisien tekuk pelat ( k ) harus ditentukan yang terkecil antara k 1oc
dan kd. Maka, dipakai kd = 3,99
λ=
λ=
1,052 bo
k t
fn
E
1,052
385,93
= 0,99
200000
3,99
(47)
λ> 0,673 maka,
ρ=
1
be = ρ
•
0,22
0,22
1
0,99
λ =
= 0,78
λ
0,99
Ag
454
= 0,78
= 177,06 mm
t
2
Tampang efektif pada lip tepi
b = l – (R+t)
b = 20 – (1+2)
b = 17 mm
109
Universitas Sumatra Utara
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 0,43
λ=
fn
fcr
fcr =
kπ2 E
12(1 ν2 )
fcr =
t
b
2
0,43. 3,142 . 200000
12 1
0,32
2
17
2
fcr = 940,097 MPa
λ=
385,93
= 0,511
940,097
λ = 0,64
0,673 , maka be = b = 17 mm
Lip tepi efektif sepenuhnya
Luas Efektif (Ae)
Ae = Ag
Ae = 454
(177,06
94) = 182,94 mm2
Cek kekuatan nominal
N
N
c Nc
0,85 . 385,93 . 182
527,3 kg
59703,3 kg (OK)
d. Batang Tekan Web
Untuk perencanaan diambil batang dengan gaya aksial terbesar yaitu
batang 25 dengan data-data sebagai berikut:
110
Universitas Sumatra Utara
Batang tekan 25
L = 202 cm
Nu = -96,3 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Dicoba menggunakan profil C 100.100
h = 100 mm
b = 50 mm
t = 2 mm
l = 20 mm
Ag = 454 mm2
Ix = 71000 mm4
Iy = 17000 mm4
ix = 39,7 mm
iy = 19,3 mm
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
lc 2020
=
= 104,66 < 200
19,3
r
(OK)
Kontrol tekuk
111
Universitas Sumatra Utara
foc =
π2 E
(le r)2
3,142 . 2 x 105
foc =
= 180,01 N/mm2
(2020 19,3)2
λc =
fy
foc
λc =
550
= 1,74
180,01
fn = 0,877 λc 2 fy
λc > 1,5 ,
fn =
0,877
1,742
. 550 = 160 MPa
Menghitung luas efektif (Ae):
•
Tampang efektif pada sayap
b = B – 2(R+t)
b =50 – 2(1+2)
b = 44 mm
b/t = 44/2 = 22 < 60 (OK)
S = 1,28
E
fn
S = 1,28
200000
160
S = 45,25
0,328 S = 14,8
b
> 0,328
t
112
Universitas Sumatra Utara
d = d1
(R + t)
d = 20
(1 + 2) = 17 mm
θ = 900
Is =
d3 . t. sin2 θ
12
Is =
173 . 2. sin2 90
12
Is = 818,29 mm4
3
(b t)
Ia = 399t
S
4
22
+5
45,25
(OK)
87,77
n = 0,582
(b t)
4S
n = 0,582
22
4. 45,25
d1 b =
24 115
0,328
Ia = 25,27
0,33
(b t)
+5
S
3
22
Ia = 399.2
45,25
4
n = 0,46
t4 115
0,328
1
3
1
3
(OK)
20
= 0,45
44
0,25
Maka dihitung nilai koefisien tekuk (k)
k = 4,82
5d1
b
k = 4,82
5.20
44
k = 1,3
Is
Ia
n
+ 0,43
818,29
25,27
4
n
+ 0,43
4
4 ( OK)
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 1,3
113
Universitas Sumatra Utara
λ=
fn
fcr
fcr =
kπ2 E
12(1 ν2 )
t
b
2
1,3 . 3,142 . 200000
fcr =
12 1
0,32
2
44
2
fcr = 483,58 MPa
λ=
160
= 0,57
483,58
Nilai λ = 0,57
0,673 , maka be = b = 44
Sayap efektif sepenuhnya.
•
Tampang efektif pada web dengan 2 pengaku
Data :
As = luas bruto pengaku = 9,42 mm2
Isp = Momen inersia pengaku = 1,269 mm4
Dimensi pengaku
be = ρ
Ag
t
bo = H
bo = 100
2(R + t)
2(1 + 2) = 94 mm
bo t = 94 1 = 47 mm
Menghitung koefisien tekuk pelat
K1oc = 4(n+1)2
K1oc = 4(2+1)2 = 36
114
Universitas Sumatra Utara
kd =
δ=
γ=
2
1 + β2
+ γ(1 + n)
2
β [1 + δ(n + 1)]
As
9,42 mm2
=
= 0,05
bo . t 94mm. 2mm
10,92 . Isp
bo t
3
=
10,92 . 1,269
94 . 23
= 0,018
1
1
β = [1 + γ(n + 1)]4 = [1 + 0,018(2 + 1)]4 = 1,013
kd =
1 + 1,0132
2
+ 0,018(1 + 2)
2
1,013 [1 + 0,094(2 + 1)]
= 3,99
4 (OK)
Koefisien tekuk pelat ( k ) harus ditentukan yang terkecil antara k 1oc
dan kd. Maka, dipakai kd = 3,99
λ=
λ=
1,052 bo
k t
fn
E
1,052
160
= 0,7
200000
3,99
(47)
λ> 0,673 maka, ρ = 1
ρ=
1
be = ρ
0,22
0,22
1
0,7
λ =
= 0,97 < 1 (
λ
0,7
)
Ag
454
= 0,97
= 220,19 mm
t
2
Web efektif sepenuhnya
•
Tampang efektif pada lip tepi
b = l – (R+t)
b = 20 – (1+2)
b = 17 mm
115
Universitas Sumatra Utara
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 0,43
λ=
fn
fcr
fcr =
kπ2 E
12(1 ν2 )
fcr =
t
b
2
0,43. 3,142 . 200000
12 1
0,32
2
17
2
fcr = 940,097 MPa
λ=
160
= 0,41
940,097
λ = 0,41
0,673 , maka be = b = 17 mm
Lip tepi efektif sepenuhnya
Luas Efektif (Ae)
Ae = Ag
Ae = 454 mm2
Cek kekuatan nominal
c Nc
N
N
0,85 . 160 . 454
96,3 kg
61744 kg (OK)
116
Universitas Sumatra Utara
Tabel 4.11. Rekapitulasi Dimensi Profil Baja Ringan 12 m
Nomor Frame
Panjang
(cm)
1200
Berat
(kg/m)
Profil
C 75.70
0,9
1292,4
C 100.100
3,65
7 = 17
40
C 100.100
3,65
18 =28
107,7
C 100.100
3,65
8=16
80
C 100.100
3,65
19=27
128
C 100.100
3,65
9=15
121,2
C 100.100
3,65
12
242,4
C 100.100
3,65
20=26
157,1
C 100.100
3,65
10=14
161,6
C 100.100
3,65
21=25
190
C 100.100
3,65
11=13
202
C 100.100
3,65
22 = 24
225
C 100.100
3,65
1
49,55
Tabel 4.12. Rekapitulasi Dimensi Profil Baja Ringan 16 m
Nomor Frame
1
49,55
7 = 17
Panjang
(cm)
Berat
(kg/m)
Profil
1600
C 125.125
4,35
1724,4
C 150.150
4,82
53
C 150.150
4,82
117
Universitas Sumatra Utara
18 =28
144,1
C 150.150
4,82
107
C 150.150
4,82
171,48
C 150.150
4,82
9=15
161
C 150.150
4,82
12
3,46
C 150.150
4,82
20=26
204,97
C 150.150
4,82
10=14
269
C 150.150
4,82
21=25
253,34
C 150.150
4,82
11=13
269
C 150.150
4,82
300,53
C 150.150
4,82
8=16
19=27
22 = 24
Tabel 4.13. Rekapitulasi Dimensi Profil Baja Ringan 20 m
Nomor Frame
Panjang
(cm)
Berat
(kg/m)
Profil
1
2000
C 150.150
4,82
49,55
2148
C 200.200
7,54
7 = 17
53
C 200.200
7,54
18 =28
179,94
C 200.200
7,54
134
C 200.200
7,54
214,11
C 200.200
7,54
9=15
202
C 200.200
7,54
12
404
C 200.200
7,54
262,09
C 200.200
7,54
8=16
19=27
20=26
118
Universitas Sumatra Utara
10=14
270
C 200.200
7,54
21=25
317,47
C 200.200
7,54
11=13
337
C 200.200
7,54
376,11
C 200.200
7,54
22 = 24
4.1.9.
Desain Sambungan Rangka Atap
Sambungan pada rangka atap baja ringan menggunakan sekrup selfdrilling HWH 10- 16x16 dengan data sebagai berikut:
dlob
= 4,8 mm
dw
= 11 mm
gaya geser 1 baut
= 5,1 KN
gaya aksial
= 8,6 KN
a. Sambungan Buhul 4
Gambar 4.16. Sambungan buhul 4
Perhitungan desain sambungan menggunakan sekrup self drilling (SDS) df
= 4,8 mm
119
Universitas Sumatra Utara
Pu1 = 39 kg
Pu24 = 484,3 kg
1. Kapasitas geser
t1 = 2 mm
t2 = 0,7 mm
df = 4,8 mm (Sekrup king screw)
Pelat tidak digunakan,jadi jumlah baut di asumsikan = 2 buah
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
t2/t1 = 0,35
C = faktor tumpu = 2,7
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
(iv) Vb = 4,2
t32 df fu2 = 4,2
0,73 . 4,8 . 550 = 2964 N
(v)
Vb = Ct1 df fu1 = 2,7 .2 . 4,8 . 550 = 14256 N
(vi)
Vb = Ct2 df fu2 = 2,7 . 0,7 . 4,8 . 550 = 4989,6 N
Dipakai Vb = 2964 N = 296,4 kg
Maka ØVb = 0,5 . 2964 N = 1482 N = 148,2 kg
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
Kuat geser sekrup = 51000 kg
1,25 Vb = 1,25 . 296,4 kg = 370,5 kg
Maka, 51000 kg ≥ 370,5 kg (OK)
120
Universitas Sumatra Utara
2. Kapasitas tarik sekrup
Gaya pada sekrup harus memenuhi:
Nt
Nt
= 0,5
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil berikut:
•
Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
Nou = 0,85t2 df fu2
Nou = 0,85 . 0,7 . 4,8 . 550 = 1570,8 N = 157,08 kg
•
Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
Nov = 1,5 t1 dw fu1
Nov = 1,5 . 2 . 11 . 550 = 18150 N = 1815 kg
Dipakai nilai Nt = Nou = 157,08 kg
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 Nt
86000 kg ≥ 1,25 x 157,08 kg
86000 kg ≥ 196,35 kg (OK)
3. Tarik pada bagian tersambung
Gaya tarik desain pada penampang neto harus memenuhi:
Nt
Nt
Ø = faktor reduksi = 0,65
An = Ag
An = 454
Alob
4,8(2) = 444,44 mm2
Nt = An fu = 444,44 mm2 . 550 N mm2 = 244420 N
121
Universitas Sumatra Utara
Nt = 24442 kg
484,3 kg
0,65 ( 24442 kg)
484,3 kg
15887,3 kg (OK)
4. Persyaratan jarak sekrup
•
Jarak antar sekrup (S)
S
3df
S
3(4,8 mm)
S ≥ 14,4 mm (Ambil S = 15 mm)
•
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S1
3df
S1
3(4,8 mm)
S1 ≥ 14,4 mm (Ambil S1 = 15 mm)
1. Sambungan pada buhul 17
Gambar 4.17. Sambungan buhul 17
122
Universitas Sumatra Utara
t1 = 1 mm
t2 = 0,7 mm
Perhitungan desain sambungan menggunakan sekrup self drilling (SDS) df
= 4,8 mm
Pelat tidak digunakan,jadi jumlah baut di asumsikan = 2 buah
Pu4 = 90,7 kg
Pu4’ = 90,7 kg
Pu12= 204,8 kg
Pu22= 39,8 kg
Pu24= 39,8 kg
1. Kapasitas geser
t1 = 1 mm
t2 = 0,7 mm
df = 4,8 mm (Sekrup king screw)
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
t2/t1 = 0,7
C = faktor tumpu = 2,7
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
t32 df fu2 = 4,2
0,73 . 4,8 . 550 = 2964 N
(iv)
Vb = 4,2
(v)
Vb = Ct1 df fu1 = 2,7 .1 . 4,8 . 550 = 14256 N
(vi)
Vb = Ct2 df fu2 = 2,7 . 0,7 . 4,8 . 550 = 4989,6 N
Dipakai Vb = 2964 N = 296,4 kg
123
Universitas Sumatra Utara
Maka ØVb = 0,5 . 2964 N = 1482 N = 148,2 kg
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
Kuat geser sekrup = 51000 kg
1,25 Vb = 1,25 . 296,4 kg = 370,5 kg
Maka, 51000 kg ≥ 370,5 kg (OK)
2. Kapasitas tarik sekrup
Gaya pada sekrup harus memenuhi:
Nt
Nt
= 0,5
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil berikut:
•
Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
Nou = 0,85t2 df fu2
Nou = 0,85 . 0,7 . 4,8 . 550 = 1570,8 N = 157,08 kg
•
Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
Nov = 1,5 t1 dw fu1
Nov = 1,5 . 1 . 11 . 550 = 18150 N = 1815 kg
Dipakai nilai Nt = Nou = 157,08 kg
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 Nt
86000 kg ≥ 1,25 x 157,08 kg
86000 kg ≥ 196,35 kg
124
Universitas Sumatra Utara
3. Tarik pada bagian tersambung
Gaya tarik desain pada penampang neto harus memenuhi:
Nt
Nt
Ø = faktor reduksi = 0,65
An = Ag
Alob
An = 454
4,8(2) = 444,44 mm2
Nt = An fu = 444,44 mm2 . 550 N mm2 = 244420 N
Nt = 24442 kg
204,8 kg
0,65 ( 24442 kg)
204,8 kg
15887,3 kg (OK)
4. Persyaratan jarak sekrup
•
Jarak antar sekrup (S)
S
3df
S
3(4,8 mm)
S ≥ 14,4 mm (Ambil S = 15 mm)
•
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S1
3df
S1
3(4,8 mm)
S1 ≥ 14,4 mm (Ambil S1 = 15 mm)
1. Sambungan pada buhul 6
t1 = 2 mm
t2 = 2 mm
125
Universitas Sumatra Utara
Gambar 4.18. Sambungan buhul 6
Perhitungan desain sambungan menggunakan sekrup self drilling (SDS) df
= 4,8 mm
Pelat tidak digunakan,jadi jumlah baut di asumsikan = 2 buah
Pu18 = 314,8 kg
Pu19 = 314,8 kg
Pu30 = 204,8 kg
1. Kapasitas geser
t1 = 2 mm
t2 = 2 mm
df = 4,8 mm (Sekrup king screw)
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
t2/t1 = 1
C = faktor tumpu = 2,7
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
(iv)
Vb = 4,2
t32 df fu2 = 4,2
23 . 4,8 . 550 = 14314,54 N
126
Universitas Sumatra Utara
(v)
Vb = Ct1 df fu1 = 2,7 .1 . 4,8 . 550 = 14256 N
(vi)
Vb = Ct2 df fu2 = 2,7 . 1 . 4,8 . 550 = 14256 N
Dipakai Vb = 14256 N = 1425,6 kg
Maka ØVb = 0,5 . 14256 N = 7128 N = 712,8 kg
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
Kuat geser sekrup = 51000 kg
1,25 Vb = 1,25 . 712,8 kg =891 kg
Maka, 51000 kg ≥ 891 kg (OK)
2. Kapasitas tarik sekrup
Gaya pada sekrup harus memenuhi:
Nt
Nt
= 0,5
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil berikut:
•
Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
Nou = 0,85t2 df fu2
Nou = 0,85 . 2 . 4,8 . 550 = 4488 N = 448,8 kg
•
Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
Nov = 1,5 t1 dw fu1
Nov = 1,5 . 2 . 11 . 550 = 18150 N = 1815 kg
Dipakai nilai Nt = Nou = 448,8 kg
127
Universitas Sumatra Utara
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 Nt
86000 kg ≥ 1,25 x 448,8 kg
86000 kg ≥ 561 kg
(OK)
3. Tarik pada bagian tersambung
Gaya tarik desain pada penampang neto harus memenuhi:
Nt
Nt
Ø = faktor reduksi = 0,65
An = Ag
Alob
An = 454
4,8(1) = 444,4 mm2
Nt = An fu = 444,4 mm2 . 550 N mm2 = 244420 N
Nt = 24442 kg
314,8 kg
0,65 ( 24442 kg)
314,8 kg
15887,3 kg (OK)
4. Persyaratan jarak sekrup
•
Jarak antar sekrup (S)
S
3df
S ≥ 14,4 mm (Ambil S = 15 mm)
•
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S1
3df
S1 ≥ 14,4 mm (Ambil S1 = 15 mm)
128
Universitas Sumatra Utara
Tabel 4.14. Rekapitulasi sambungan pada rangka atap baja ringan
Buhul
Sambungan
df
dw
S
S1
n
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
sekrup
4
1,49
4,8
11
15
15
2
5
1,55
4,8
11
15
15
2
6
12,49,55
4,8
11
15
15
2
7
1,1,7
4,8
11
15
15
2
8
49,49,7,18
4,8
11
15
15
2
9
49,49,8,19
4,8
11
15
15
2
10
1,1,8,18
4,8
11
15
15
2
11
49,49,9,20
4,8
11
15
15
2
12
1,1,9,19
4,8
11
15
15
2
13
49,49,10,21
4,8
11
15
15
2
14
1,1,10,20
4,8
11
15
15
2
15
49,49,11,22
4,8
11
15
15
2
16
1,1,11,21
4,8
11
15
15
2
17
1,1,12,22,24
4,8
11
15
15
2
18
55,55,13,24
4,8
11
15
15
2
19
1,1,13,25
4,8
11
15
15
2
20
55,55,14,25
4,8
11
15
15
2
21
1,1,14,26
4,8
11
15
15
2
22
55,55,15,26
4,8
11
15
15
2
23
1,1,15,27
4,8
11
15
15
2
24
55,55,16,27
4,8
11
15
15
2
25
1,1,16,28
4,8
11
15
15
2
26
55,55,17,28
4,8
11
15
15
2
27
1,1,17
4,8
11
15
15
2
129
Universitas Sumatra Utara
4.1.10. Rangka atap tipe Fink
4.1.11. Pembebanan Rangka Atap
a. Beban Mati
i.
ii.
Data-data Beban Mati
k. Beban atap
: 4,45 kg/m2.
l. Beban reng
: 1 kg/m.
m. Beban profil
: 1,5 kg/m.
n. Beban plafond
: 11 kg/m2.
o. Beban hanger
: 7 kg/m2.
Perhitungan Beban Mati
Desain jarak antar kuda-kuda adalah sebesar 0,8 m. Beban ini
didistribusikan secara merata pada masing-masing kuda-kuda. Beban
mati pada rangka atap baja ringan dapat ditunjukkan pada gambar
dibawah ini.
P14
P15
P13
P16
P18
P12
P17
P11
P10
P9
P19
P1 P2
P3
P4
P5
P6
P7 P8
Gambar 4.19. Distribusi beban mati pada rangk
METODE PENELITIAN
3.1 Pengumpulan Data
Dalam perencanaan dan penyusunan Tugas Akhir dibutuhkan data sebagai
acuan. Data yang dikumpulkan dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu;
a. Data Primer
Data primer adalah data yang diperoleh dari lokasi perencanaan atau
percobaan/ penyelidikan material yang dilaksanakan (Dajan, 1973).
b. Data Sekunder
Data sekunder adalah data yang berasal dari peraturan-peraturan atau
ketentuan-ketentuan yang berlaku yang digunakan dalam perencanaan
struktur-struktur gedung (Dajan, 1973).
Kedua jenis data diatas digunakan dalam perencanaan rangka atap pada
Tugas Akhir ini. Adapun data-data yang dikumpulkan, secara garis besar meliputi:
a. Data Material
Data material dapat dikumpulkan dari distributor material. Adapun
beberapa material yang dibutuhkan adalah; baja ringan, sekrup,
aluminium foil, plafon, baja wf, gording, dll. Data-data tersebut dapat
pula dengan mudah diperoleh dari internet mengingat sudah banyak
distributor yang membuka toko online.
48
Universitas Sumatra Utara
b. Standar dan Referensi
Standar yang digunakan dalam perencanaan meliputi SNI 7971:
2013, dan SKBI 1987. Referensi yang dipakai adalah buku-buku terkait
dengan pembahasan Tugas Akhir.
3.2 Metode Penelitian
Metode penelitian merupakan rangkaian cara atau kegiatan pelaksanaan
penelitian yang didasari oleh asumsi-asumsi dasar, pandangan-pandangan filosofis
dan ideologis, pertanyaan dan isu-isu yang dihadapi. Metode Penelitian yang
digunakan dalam tugas akhir ini adalah studi literatur. Untuk memudahkan
perencanaan dan perhitungan, tugas akhir ini menggunakan software AUTOCAD
dan SAP 2000.
Dalam proses pelaksanaan tugas akhir ini, disusun kerangka pemecahan
masalah sebagai dasar dalam penelitian untuk memudahkan, dengan langkahlangkah yang disusun seperti dalam diagram alir (Flow Chart) berikut:
49
Universitas Sumatra Utara
MULAI
PERUMUSAN MASALAH
STUDI LITERATUR
PENGUMPULAN DATA
TAHAP DESAIN DATA
Rangka atap baja ringan tipe G500, profil C
Bentang (L) = 12 m, 16m, 20m
0
Jenis Rangka Atap Pratt,Howe,Fink= 22
PENGOLAHAN DATA :
A. ANALISA STRUKTUR MANUAL
i. Pembebanan
ii. Perencanaan dimensi batang
iii. Perencanaan sambungan
B. DENGAN BANTUAN SOFTWARE (SAP 2000)
KOMPARASI RANGKA ATAP BAJA RINGAN
KESIMPULAN & SARAN
SELESAI
50
Universitas Sumatra Utara
3.3 Analisis dan Perhitungan
Analisis dan perhitungan dalam perencanaan rangka atap ini dibuat
berdasarkan standar dan peraturan terkait, yaitu:
a. Perhitungan pembebanan
b. Perhitungan dimensi profil rangka atap
c. Perhitungan desain sambungan rangka atap
3.4 Konsep Perencanaan Struktur Rangka Atap
Berikut ini akan dijelaskan tahapan-tahapan pada perencanaan struktur
rangka atap baja ringan. Tahapan perhitungan dan rumus yang digunakan disini
sesuai dengan yang telah dituliskan pada BAB II :
i. Denah Atap
Dalam mendesain rangka atap, perlu direncanakan terlebih dahulu denah
atap. Gambar denah atap dapat dilihat pada bab 4.
ii. Pembebanan
Kombinasi beban di bawah ini hanya mencakup kombinasi yang
digunakan oleh penulis.
1. 1,4D
2. 1,2D +0,5 (Lr atau R)
3. 1,2D + 1,6 (Lr atau R) + 0,5 W
4. 1,2D + 1,0W + 0,5 (Lr atau R)
iii. Data Beban
Data-data pembebanan sebagai berikut:
51
Universitas Sumatra Utara
•
Beban atap
: Atap spandek zincalume AZ150 tebal 0,4 dengan
berat 4,45 kg/m2
•
Beban reng
: Reng zincalume steel topspan TS9610 tebal 1 mm
dengan berat 1 kg/m
•
Beban profil ditaksir sebesar 5 kg/m
•
Beban plafond
: 11 kg/m2
•
Beban hanger
: 7 kg/m2
•
Beban pekerja
: 100 kg/m2
•
Beban angin
: 25 kg/m2
iv. Gaya batang maksimum diperoleh dengan bantuan software SAP
2000
v.
Perencanaan desain batang tarik
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
l
< 240
r
(3.1)
Luas netto (An)
A =A
= 0,85.
d. t
.
(3.2)
.
(3.3)
Syarat :
(3.4)
= 0,90
52
Universitas Sumatra Utara
vi. Perencanaan batang tekan
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
l
< 200
r
(3.5)
Kontrol tekuk
f
=
λ =
π E
(l r)
(3.6)
f
f
(3.7)
Tegangan kritis (fn)
λ > 1,5 ,
λ
f = 0,877 λ
f
(3.8)
1,5, maka f = (0,658λ )f
(3.9)
Menghitung luas efektif (Ae)
•
Pada sayap
b = B – 2(R+t)
(3.10)
b/t< 60
S = 1,28
E
f
(3.11)
b/t ≤ 0,328S (tidak diperlukan pengaku tepi)
(3.12)
b/t > 0,328S, maka dihitung:
I =
d . t. sin θ
12
I = 399t
n = 0,582
(b t)
S
(b t)
4S
(3.13)
0,328
1
3
t
115
(b t)
+5
S
(3.14)
(3.15)
53
Universitas Sumatra Utara
Nilai koefisien tekuk (k)
f
I
I
5d
b
k = 4,82
kπ E
12(1 ν )
=
+ 0,43
t
b
4
(3.16)
(3.17)
Rasio kelangsingan
f
f
λ=
•
(3.18)
Web dengan dua pengaku
Dimensi pengaku
A
t
b =ρ
b =H
(3.19)
2(R + t)
(3.20)
Menghitung koefisien tekuk pelat
K1oc = 4(n+1)2
(3.21)
δ=
A
b .t
(3.22)
γ=
10,92 . I
b t
(3.23)
β = [1 + γ(n + 1)]
k =
1+β
+ γ(1 + n)
β [1 + δ(n + 1)]
(3.24)
(3.25)
Koefisien tekuk pelat ( k ) harus ditentukan yang terkecil antara
k1oc dan kd.
λ=
1,052 b
t
k
f
E
(3.26)
54
Universitas Sumatra Utara
untuk λ ≤ 0,673 ; be = b
(3.27)
untuk λ > 0,673 ; be = ρb
(3.28)
=
1
0,22
1,0
•
(3.29)
Pada lip tepi
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 0,43
f
f
λ=
f
λ
=
kπ E
12(1 ν )
(3.30)
t
b
(3.31)
0,673 , maka be = b
Cek kekuatan nominal
N
N
(3.32)
vii. Perencanaan Sambungan
Sambungan menggunakan sekrup self-drilling untuk rangka atap baja
ringan.
•
Kapasitas geser
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
(i) V = 4,2 (t d )f
(3.33)
(ii) V = Ct d f
(3.34)
(iii) V = Ct d f
(3.35)
55
Universitas Sumatra Utara
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
•
Kapasitas tarik sekrup
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil dari:
a. Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
N
= 0,85t d f
(3.36)
b. Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
N
= 1,5 t d f
(3.37)
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 N
N
•
N
(3.38)
Tarik pada bagian tersambung
A =A
A
(3.39)
N =A f
(3.40)
Syarat:
N
•
N
(3.41)
Persyaratan jarak sekrup
Jarak antar sekrup (S)
S
3d
(3.42)
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S
3d
(3.43)
56
Universitas Sumatra Utara
BAB IV
ANALISIS DESAIN STRUKTUR RANGKA ATAP
4.1. Perencanaan Rangka Atap Baja Ringan
4.1.1. Model Struktur
Direncanakan sebuah gedung yang luas atapnya 12m x 24m,16m x 24m,
20m x 24m. Untuk baja ringan direncanakan jarak antar kuda-kuda, yaitu 0,8
12
0,8
24
m.
8
Universitas Sumatra Utara
Gambar 4.1. Denah rangka atap baja ringan
Pemodelan struktur dibuat dengan bantuan software AUTOCAD 2014
dan SAP 2000. Model dibuat sesuai dengan desain data yang telah dibuat
pada bab I. Model struktur ditampilkan pada gambar 4.2.
2
21
22
18
16
15 5
4
3
20
19
6
7
8
9
1
10
23
11
25
12
13 26 14
Gambar 4.2. Model rangka atap baja ringan
4.1.2. Rangka atap tipe Pratt
4.1.3. Pembebanan Rangka Atap
a. Beban Mati
i. Data-data Beban Mati
a. Beban atap
: 4,45 kg/m2.
b. Beban reng
: 1 kg/m.
c. Beban profil
: 1,5 kg/m.
d. Beban plafond
: 11 kg/m2.
e. Beban hanger
: 7 kg/m2.
ii. Perhitungan Beban Mati
Desain jarak antar kuda-kuda adalah sebesar 0,8 m. Beban ini
didistribusikan secara merata pada masing-masing kuda-kuda. Beban
59
Universitas Sumatra Utara
mati pada rangka atap baja ringan dapat ditunjukkan pada gambar
dibawah ini.
P18
P19
P17
P20
P16
P21
P15
P22
P14
P23
P13
P12
P24
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
P11
Gambar 4.3. Distribusi beban mati pada rangka atap baja ringan (qD)
1. Beban P1 = P11
Beban Rangka Atap = ½ x L batang x berat profil
= ½ x (1+1+0,4+1,28) m x 1,5 kg/m
= 2,76 kg
Beban Plafond
= Luas x berat plafond
= (0,8 m x 1,077 m) x 18 kg/m2
= 15,5 kg
Beban Bracing
= 10% x berat kuda-kuda
= 10% x 2,76 kg = 0,276 kg
Beban total
= 18,536 kg
2. Beban P12 = P24
Beban Atap
= Luas x berat atap
= (0,8 m x 1,077 m) x 4,45 kg/m2
60
Universitas Sumatra Utara
= 15,5 kg
Beban Reng
= panjang reng x berat reng
= 0,8 m x 1 kg/m = 0,8 kg
Beban Rangka Atap = ½ x L batang x berat profil
= ½ x (1+1,077) m x 1,5 kg/m
=3,83 kg
Beban Plafond
= Luas x berat plafond
= (0,8 m x 1 m) x 18 kg/m2
= 15,5 kg
Beban Bracing
= 10% x berat kuda-kuda
= 10% x 1,6 kg = 0,16 kg
Beban total
= 21,3 kg
Tabel 4.1. Rekapitulasi Perhitungan Beban Mati 12 M
Beban Mati
Input
Buhul
Atap
reng
(kg)
(kg)
kudakuda
(kg)
plafond bracing
(kg)
(kg)
Total
SAP
(kg)
(kg)
5 = 24
2,76
15,5
0,276 18,536
18,54
7 = 22
3,27
15,5
0,327 19,097
19,08
9 = 20
3,83
15,5
0,383 19,713
19,71
11 =18
4,4
15,5
13 =16
4,98
14
20,34
20,34
15,5
0,498 20,978
20,98
3,318
15,5
0,332
19,13
19,13
15,5
0,16
21,3
21,3
0,192
6,72
6,72
1 =2
3,83
0,8
1,6
4 =23
3,83
0,8
1,915
0,44
61
Universitas Sumatra Utara
6 =21
3,83
0,8
3,168
0,317
8,514
8,51
8 =19
3,83
0,8
3,702
0,37
8,7
8,7
10 =17
3,83
0,8
4.25
0,425
9,3
9,3
12 =15
3,83
0,8
4,82
0,482
9,9
9,9
3
3,83
0,8
7,36
0,736
12,7
12,7
Tabel 4.2. Rekapitulasi Perhitungan Beban Mati 16 M
Beban Mati
Input
Buhul
Atap
reng
(kg)
(kg)
kudakuda
(kg)
plafond bracing
Total
SAP
(kg)
(kg)
(kg)
(kg)
5 = 24
3,63
20,69
0,363
24,69
24,69
7 = 22
4,32
20,69
0,432
25,45
25,45
9 = 20
5,05
20,69
0,505
26,25
26,25
11 =18
5,82
20,69
0,582
27,09
27,09
13 =16
6,58
20,69
0,658
27,94
27,94
14
4,37
20,69
0,437
25,5
25,5
20,69
0,205
26,89
26,89
1 =2
5,12
0,8
2,05
4 =23
5,12
0,8
2,55
0,255
8,72
8,72
6 =21
5,12
0,8
4,24
0,424
10,58
10,58
8 =19
5,12
0,8
6,5
0,65
13,07
13,07
10 =17
5,12
0,8
5,6
0,56
12,15
12,15
12 =15
5,12
0,8
6,4
0,64
12,98
12,98
3
5,12
0,8
7,2
0,72
13,83
13,83
62
Universitas Sumatra Utara
Tabel 4.3. Rekapitulasi Perhitungan Beban Mati 20 M
Beban Mati
Input
Buhul
Atap
reng
(kg)
(kg)
kudakuda
(kg)
plafond bracing
Total
SAP
(kg)
(kg)
(kg)
(kg)
5 = 24
4,59
25,88
0,459
30,49
30,49
7 = 22
5,46
25,88
0,546
26,69
26,69
9 = 20
6,38
25,88
0,638
27,71
27,71
11 =18
7,33
25,88
0,733
28,76
28,76
13 =16
8,29
25,88
0,829
29,81
29,81
14
5,52
25,88
0,552
26,76
26,76
25,88
0,259
33,95
33,95
1 =2
6,39
0,8
2,59
4 =23
6,39
0,8
3,19
0,319
10,71
10,71
6 =21
6,39
0,8
5,31
0,531
13,03
13,03
8 =19
6,39
0,8
6,17
0,617
13,99
13,99
10 =17
6,39
0,8
7,1
0,71
15,01
15,01
12 =15
6,39
0,8
8,04
0,804
16,05
16,05
3
6,39
0,8
12,28
1,228
20,71
20,71
63
Universitas Sumatra Utara
b. Beban Hidup
Beban hidup yang terjadi yaitu berat pekerja sebesar P=100 kg.
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
Gambar 4.4. Distribusi beban hidup (qL)
c. Beban Angin
Dari SKBI- 1.3.53.1987 ditentukan nilai tekanan tiup angin = 25 kg/m2.
α = 220.
Koefisien angin tekan = (0,02 α – 0,4) = (0,02 x 22) - 0,4 = 0,04
Angin tekan (W1)
= Luas x Koefisien x beban angin
= (0,8 m x 1,077 m) x 0,04 x 25 kg/m2
= 0,8616 kg
W1/2
= 0,4308 kg
Koefisien angin hisap = - 0,4
Angin tekan (W2)
= Luas x Koefisien x beban angin
= (0,8 m x 1,077 m) x (-0,4) x 25 kg/m2
= - 8,616 kg
W2/2
= - 4,308 kg
64
Universitas Sumatra Utara
w1
w1
w1
w2
/2
w1
/2
w1
w1
w2
w2
w2
w2
w2
Gambar 4.5. Distribusi beban angin kiri (W kiri) rangka atap
w1
w1
w2
w2
/2
w2
w1
w1
w1
w2
w1
/2
w2
w2
/2
w2
Gambar 4.6. Distribusi beban angin kanan (W kanan) rangka atap
d. Beban Hujan
Beban air hujan berdasarkan SKBI- 1.3.53.1987 yaitu;
H
= 25 – 0,8 α
= 25 – (0,8 x 22) = 7,6 kg/m2
Beban hujan H = luas x H
= (0,8 m x 1,077 m) x 7,6 kg/m2
= 0,6 kg
H/2
= 0,3 kg
65
Universitas Sumatra Utara
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H/2
H/2
Gambar 4.7. Distribusi beban hujan (H) pada rangka atap
4.1.4. Perencanaan Struktur Rangka Atap
a. Batang Tarik Bawah (Bottom Chord)
Batang tarik bawah terdiri dari batang nomor 1,. Untuk perencanaan
diambil pada batang 1 dengan gaya aksial terbesar dengan data-data
sebagai berikut :
Batang tarik 1’
L = 100 cm
Nu = 80,3 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Syarat desain:
N
N
Dicoba menggunakan profil C 75.70
h = 75 mm
b = 35 mm
66
Universitas Sumatra Utara
t = 0,7 mm
l = 5,5 mm
Ag = 107,24 mm2
Ix = 98828,1 mm4
Iy = 16619,5 mm4
ix = 30,4 mm
iy = 12,4mm
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
l
1000
=
= 80,64 < 240
r
12,4
(OK)
Direncanakan menggunakan sekrup dengan df = 4,8 mm
A =A
d. t
A = 107,24
(4,8 x 0,7) = 103,88 mm
Cek kekuatan nominal penampang
N = 0,85. k . A . f
dengan faktor koreksi k = 0,85
N = 0,85 . 0,85 . 1,0388 cm .5500 kg cm
67
Universitas Sumatra Utara
N = 4127,93 kg
N
N
N
0,9 . 4127,93
80,3 kg
3715,14 kg (OK)
b. Batang Tarik Web
Untuk perencanaan diambil batang dengan gaya aksial terbesar
yaitu batang 22 dengan data-data sebagai berikut :
Batang Tarik 22
L = 225 cm
Nu = 108,9 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Syarat desain:
N
N
Dicoba menggunakan profil C 100.100
h = 100 mm
b = 50 mm
t = 2 mm
l = 20 mm
Ag = 454 mm2
68
Universitas Sumatra Utara
Ix = 71000 mm4
Iy = 17000 mm4
ix = 39,7 mm
iy = 19,3 mm
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
l
2250
=
= 116,58 < 240
r
19,3
(OK)
Direncanakan menggunakan sekrup dengan df = 4,8 mm
A =A
d. t
A = 454
(4,8 x 2) = 444,44 mm
Cek kekuatan nominal penampang
N = 0,85. k . A . f dengan k = 0,85
N = 0,85 . 0,85 . 4,44 cm .5500 kg cm = 17842,13 kg
N
N
N
0,9 . 17842,13
108,9 kg
16057,9 kg (OK)
69
Universitas Sumatra Utara
c. Batang Tekan Atas ( top chord )
Batang tekan atas terdiri dari batang nomor 2 dan 3. Untuk
perencanaan diambil batang dengan gaya aksial terbesar dengan data-data
sebagai berikut:
Batang tekan
L = 107 cm
Nu = -536,3 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Dicoba menggunakan profil C 100.100
h = 100 mm
b = 50 mm
t = 2 mm
l = 20 mm
Ag = 454 mm2
Ix = 71000 mm4
Iy = 17000 mm4
ix = 39,7 mm
iy = 19,3 mm
Kontrol kelangsingan profil :
70
Universitas Sumatra Utara
λ=
l
1070
=
= 55,44 < 200
r
19,3
(OK)
Kontrol tekuk
f
=
π E
(l r)
f
=
3,14 . 2 x 10
= 641,56 N/mm
(55,44 19,3)
λ =
f
f
λ =
550
= 0,92
641,56
λ > 1,5 ,
f = 0,658
f = 0,658λ f
,
. 550 = 385,93 MPa
Menghitung Luas Efektif (Ae)
•
Tampang efektif pada sayap
b = B – 2(R+t)
b = 50 – 2(1+2)
b = 44 mm
b/t = 44/2 = 22 < 60 (OK)
S = 1,28
E
f
S = 1,28
200000
385,93
S = 29,13
0,328 S = 9,5546
71
Universitas Sumatra Utara
b
> 0,328 ,
t
d=d
(R + t)
d = 20
(1 + 2) = 17 mm
θ = 900
I =
d . t. sin θ
12
I =
17 . 2. sin 90
12
I = 818,83 mm
I = 399t
I = 399.2
(b t)
S
0,328
22
29,13
I = 497,3316
0,328
(b t)
4S
n = 0,582
22
4. 29,13
n = 0,393
0,33
115
(b t)
+5
S
2 115
22
+5
29,13
(OK)
1466,72
n = 0,582
d b=
t
1
3
1
3
(OK)
20
= 0,4
44
0,25
Maka dihitung nilai koefisien tekuk (k)
I
I
k = 4,82
5d
b
k = 4,82
5.22
22
k = 3,84
4 ( OK)
+ 0,43
818,83
497,3
4
,
+ 0,43
4
72
Universitas Sumatra Utara
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 3,82
λ=
f
f
f
=
kπ E
12(1 ν )
f
=
3,82 . 3,14 . 200000
12(1 0,3 )
f
= 1432,69 MPa
λ=
t
b
2
44
385,93
= 0,42
1432,69
Nilai λ = 0,51
0,673 , maka be = b = 44
Sayap efektif sepenuhnya.
•
Tampang efektif pada web dengan 2 pengaku
Data :
As = luas bruto pengaku = 9,42 mm2
Isp = Momen inersia pengaku = 1,269 mm4
Dimensi pengaku
b =ρ
A
t
b =H
b = 100
b
2(R + t)
2(1 + 2) = 94 mm
t = 96 2 = 47 mm
Menghitung koefisien tekuk pelat
K1oc = 4(n+1)2
73
Universitas Sumatra Utara
K1oc = 4(2+1)2 = 36
+ γ(1 + n)
1+β
k =
β [1 + δ(n + 1)]
δ=
A
9,42 mm
=
= 0,05
b . t 94mm. 2mm
γ=
10,92 . I
b t
=
10,92 . 1,269
= 0,018
94 . 2
β = [1 + γ(n + 1)] = [1 + 0,018(2 + 1)] = 1,013
k =
(1 + 1,013 ) + 0,018(1 + 2)
= 3,99
1,013 [1 + 0,005(2 + 1)]
Koefisien tekuk pelat ( k ) harus ditentukan yang terkecil antara k 1oc
dan kd. Maka, dipakai kd = 3,99
λ=
λ=
1,052 b
t
k
f
E
1,052
385,93
= 0,99
200000
3,99
(47)
λ> 0,673 maka,
ρ=
1
b =ρ
•
0,22
0,22
1
0,99
λ =
= 0,78
λ
0,99
A
t
= 0,78
454
= 177,06 mm
2
Tampang efektif pada lip tepi
b = l – (R+t)
b = 20 – (1+2)
b = 17 mm
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 0,43
74
Universitas Sumatra Utara
λ=
f
f
f
=
kπ E
12(1 ν )
f
=
0,43. 3,14 . 200000
12(1 0,3 )
f
= 940,097 MPa
λ=
t
b
2
17
385,93
= 0,511
940,097
λ = 0,64
0,673 , maka be = b = 17 mm
Lip tepi efektif sepenuhnya
Luas Efektif (Ae)
A =A
A = 454
(177,06
94) = 182,94 mm
Cek kekuatan nominal
N
N
N
0,85 . 385,93 . 182
536,3 kg
59703,3 kg (OK)
75
Universitas Sumatra Utara
d. Batang Tekan Web
Untuk perencanaan diambil batang dengan gaya aksial terbesar yaitu
batang 10 dengan data-data sebagai berikut:
Batang tekan 10
L = 202 cm
Nu = -77 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Dicoba menggunakan profil C 100.100
h = 100 mm
b = 50 mm
t = 2 mm
l = 20 mm
Ag = 454 mm2
Ix = 71000 mm4
Iy = 17000 mm4
ix = 39,7 mm
iy = 19,3 mm
Kontrol kelangsingan profil :
76
Universitas Sumatra Utara
λ=
l
2020
=
= 104,66 < 200
r
19,3
(OK)
Kontrol tekuk
f
=
π E
(l r)
f
=
3,14 . 2 x 10
= 180,01 N/mm
(2020 19,3)
λ =
f
f
λ =
550
= 1,74
180,01
λ > 1,5 ,
f =
f = 0,877 λ
f
0,877
. 550 = 160 MPa
1,74
Menghitung luas efektif (Ae):
•
Tampang efektif pada sayap
b = B – 2(R+t)
b =50 – 2(1+2)
b = 44 mm
b/t = 44/2 = 22 < 60 (OK)
S = 1,28
E
f
S = 1,28
200000
160
S = 45,25
77
Universitas Sumatra Utara
0,328 S = 14,8
b
> 0,328 ,
t
d=d
(R + t)
d = 20
(1 + 2) = 17 mm
θ = 900
I =
d . t. sin θ
12
I =
17 . 2. sin 90
12
I = 818,29 mm
I = 399t
I = 399.2
(b t)
S
0,328
22
45,25
0,328
87,77
n = 0,582
(b t)
4S
n = 0,582
22
4. 45,25
d b=
115
(b t)
+5
S
2 115
22
+5
45,25
(OK)
I = 25,27
n = 0,46
t
1
3
1
3
(OK)
0,33
20
= 0,45
44
0,25
Maka dihitung nilai koefisien tekuk (k)
k = 4,82
5d
b
k = 4,82
5.20
44
I
I
+ 0,43
818,29
25,27
4
+ 0,43
4
78
Universitas Sumatra Utara
4 ( OK)
k = 1,3
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 1,3
f
f
λ=
f
=
kπ E
12(1 ν )
t
b
f
=
1,3 . 3,14 . 200000
12(1 0,3 )
f
= 483,58 MPa
2
44
160
= 0,57
483,58
λ=
Nilai λ = 0,57
0,673 , maka be = b = 44
Sayap efektif sepenuhnya.
•
Tampang efektif pada web dengan 2 pengaku
Data :
As = luas bruto pengaku = 9,42 mm2
Isp = Momen inersia pengaku = 1,269 mm4
Dimensi pengaku
b =ρ
A
t
b =H
b = 100
b
2(R + t)
2(1 + 2) = 94 mm
t = 94 1 = 47 mm
Menghitung koefisien tekuk pelat
79
Universitas Sumatra Utara
K1oc = 4(n+1)2
K1oc = 4(2+1)2 = 36
+ γ(1 + n)
1+β
k =
β [1 + δ(n + 1)]
δ=
A
9,42 mm
=
= 0,05
b . t 94mm. 2mm
γ=
10,92 . I
b t
=
10,92 . 1,269
= 0,018
94 . 2
β = [1 + γ(n + 1)] = [1 + 0,018(2 + 1)] = 1,013
k =
(1 + 1,013 ) + 0,018(1 + 2)
= 3,99
1,013 [1 + 0,094(2 + 1)]
4 (OK)
Koefisien tekuk pelat ( k ) harus ditentukan yang terkecil antara k 1oc
dan kd. Maka, dipakai kd = 3,99
λ=
λ=
1,052 b
t
k
f
E
1,052
160
= 0,7
200000
3,99
(47)
λ> 0,673 maka, ρ = 1
ρ=
1
b =ρ
0,22
0,22
1
0,7
λ =
= 0,97 < 1 (
λ
0,7
A
t
= 0,97
)
454
= 220,19 mm
2
Web efektif sepenuhnya
•
Tampang efektif pada lip tepi
80
Universitas Sumatra Utara
b = l – (R+t)
b = 20 – (1+2)
b = 17 mm
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 0,43
λ=
f
f
f
=
kπ E
12(1 ν )
f
=
0,43. 3,14 . 200000
12(1 0,3 )
f
= 940,097 MPa
λ=
t
b
2
17
160
= 0,41
940,097
λ = 0,41
0,673 , maka be = b = 17 mm
Lip tepi efektif sepenuhnya
Luas Efektif (Ae)
A =A
A = 454 mm
Cek kekuatan nominal
N
N
77 kg
N
0,85 . 160 . 454
61744 kg (OK)
81
Universitas Sumatra Utara
Tabel 4.4. Rekapitulasi Dimensi Profil Baja Ringan 12 m
Nomor Frame
Panjang
(cm)
1200
Berat
(kg/m)
Profil
C 75.70
0,9
1292,4
C 100.100
3,56
4 = 14
40
C 100.100
3,56
15 = 26
128
C 100.100
3,56
80
C 100.100
3,56
157
C 100.100
3,56
6 = 12
121,2
C 100.100
3,56
9
242,4
C 100.100
3,56
190
C 100.100
3,56
161,6
C 100.100
3,56
19 = 22
225
C 100.100
3,56
8 = 10
202
C 100.100
3,56
20=21
262
C 100.100
3,56
1
2,3
5= 13
16 = 25
18 = 23
7 = 11
Tabel 4.5. Rekapitulasi Dimensi Profil Baja Ringan 16 m
Nomor Frame
1
2,3
Panjang
(cm)
Berat
(kg/m)
Profil
1600
C 125.125
4,35
1724,4
C 150.150
4,82
82
Universitas Sumatra Utara
4 = 14
53
C 150.150
4,82
15 = 26
171
C 150.150
4,82
5= 13
107
C 150.150
4,82
16 = 25
209
C 150.150
4,82
6 = 12
161
C 150.150
4,82
9
323
C 150.150
4,82
18 = 23
253
C 150.150
4,82
7 = 11
215
C 150.150
4,82
19 = 22
300
C 150.150
4,82
8 = 10
269
C 150.150
4,82
20=21
349
C 150.150
4,82
Tabel 4.6. Rekapitulasi Dimensi Profil Baja Ringan 20 m
Nomor Frame
Panjang
(cm)
Berat
(kg/m)
Profil
1
2000
C 150.150
6,14
2,3
2148
C 200.200
7,54
4 = 14
67
C 200.200
7,54
15 = 26
214
C 200.200
7,54
5= 13
134
C 200.200
7,54
16 = 25
262
C 200.200
7,54
6 = 12
202
C 200.200
7,54
9
404
C 200.200
7,54
83
Universitas Sumatra Utara
4.1.5.
18 = 23
317
C 200.200
7,54
7 = 11
270
C 200.200
7,54
19 = 22
376
C 200.200
7,54
8 = 10
337
C 200.200
7,54
20=21
437
C 200.200
7,54
Desain Sambungan Rangka Atap
Sambungan pada rangka atap baja ringan menggunakan sekrup selfdrilling HWH 10- 16x16 dengan data sebagai berikut:
dlob
= 4,8 mm
dw
= 11 mm
gaya geser 1 baut
= 5,1 KN
gaya aksial
= 8,6 KN
a. Sambungan Buhul 1
Gambar 4.8. Sambungan buhul 1
Perhitungan desain sambungan menggunakan sekrup self drilling (SDS) df
= 4,8 mm
84
Universitas Sumatra Utara
Pu1 = 34,9 kg
Pu24 = 456,3 kg
1. Kapasitas geser
t1 = 2 mm
t2 = 0,7 mm
df = 4,8 mm (Sekrup king screw)
Pelat tidak digunakan,jadi jumlah baut di asumsikan = 2 buah
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
t2/t1 = 0,35
C = faktor tumpu = 2,7
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
(i)
V = 4,2 (t d )f
= 4,2 (0,7 . 4,8). 550 = 2964 N
(ii)
V = Ct d f
= 2,7 .2 . 4,8 . 550 = 14256 N
(iii)
V = Ct d f
= 2,7 . 0,7 . 4,8 . 550 = 4989,6 N
Dipakai Vb = 2964 N = 296,4 kg
Maka ØVb = 0,5 . 2964 N = 1482 N = 148,2 kg
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
Kuat geser sekrup = 51000 kg
1,25 Vb = 1,25 . 296,4 kg = 370,5 kg
Maka, 51000 kg ≥ 370,5 kg (OK)
85
Universitas Sumatra Utara
2. Kapasitas tarik sekrup
Gaya pada sekrup harus memenuhi:
N
N
= 0,5
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil berikut:
•
Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
N
= 0,85t d f
N
= 0,85 . 0,7 . 4,8 . 550 = 1570,8 N = 157,08 kg
•
Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
N
= 1,5 t d f
N
= 1,5 . 2 . 11 . 550 = 18150 N = 1815 kg
Dipakai nilai Nt = Nou = 157,08 kg
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 Nt
86000 kg ≥ 1,25 x 157,08 kg
86000 kg ≥ 196,35 kg (OK)
3. Tarik pada bagian tersambung
Gaya tarik desain pada penampang neto harus memenuhi:
N
N
Ø = faktor reduksi = 0,65
A =A
A = 454
A
4,8(2) = 444,44 mm
N = A f = 444,44 mm . 550 N mm = 244420 N
86
Universitas Sumatra Utara
N = 24442 kg
456,3 kg
0,65 ( 24442 kg)
456,3 kg
15887,3 kg (OK)
4. Persyaratan jarak sekrup
•
Jarak antar sekrup (S)
S
3d
S
3(4,8 mm)
S ≥ 14,4 mm (Ambil S = 15 mm)
•
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S
3d
S
3(4,8 mm)
S1 ≥ 14,4 mm (Ambil S1 = 15 mm)
b. Sambungan pada buhul 14
Gambar 4.9. Sambungan buhul 14
t1 = 1 mm
t2 = 0,7 mm
87
Universitas Sumatra Utara
Perhitungan desain sambungan menggunakan sekrup self drilling (SDS) df
= 4,8 mm
Pu6 = 95,9 kg
Pu7 = 95,9 kg
Pu30= 37,6 kg
1. Kapasitas geser
t1 = 1 mm
t2 = 0,7 mm
df = 4,8 mm (Sekrup king screw)
Pelat tidak digunakan,jadi jumlah baut di asumsikan = 2 buah
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
t2/t1 = 0,7
C = faktor tumpu = 2,7
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
(i)
V = 4,2 (t d )f
= 4,2 (0,7 . 4,8). 550 = 2964 N
(ii)
V = Ct d f
= 2,7 .1 . 4,8 . 550 = 14256 N
(iii)
V = Ct d f
= 2,7 . 0,7 . 4,8 . 550 = 4989,6 N
Dipakai Vb = 2964 N = 296,4 kg
Maka ØVb = 0,5 . 2964 N = 1482 N = 148,2 kg
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
Kuat geser sekrup = 51000 kg
88
Universitas Sumatra Utara
1,25 Vb = 1,25 . 296,4 kg = 370,5 kg
Maka, 51000 kg ≥ 370,5 kg (OK)
2. Kapasitas tarik sekrup
Gaya pada sekrup harus memenuhi:
N
N
= 0,5
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil berikut:
•
Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
N
= 0,85t d f
N
= 0,85 . 0,7 . 4,8 . 550 = 1570,8 N = 157,08 kg
•
Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
N
= 1,5 t d f
N
= 1,5 . 1 . 11 . 550 = 18150 N = 1815 kg
Dipakai nilai Nt = Nou = 157,08 kg
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 Nt
86000 kg ≥ 1,25 x 157,08 kg
86000 kg ≥ 196,35 kg
3. Tarik pada bagian tersambung
Gaya tarik desain pada penampang neto harus memenuhi:
N
N
Ø = faktor reduksi = 0,65
A =A
A
89
Universitas Sumatra Utara
A = 454
4,8(2) = 444,44 mm
N = A f = 444,44 mm . 550 N mm = 244420 N
N = 24442 kg
95,9 kg
0,65 ( 24442 kg)
95,9 kg
15887,3 kg (OK)
4. Persyaratan jarak sekrup
•
Jarak antar sekrup (S)
S
3d
S
3(4,8 mm)
S ≥ 14,4 mm (Ambil S = 15 mm)
•
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S
3d
S
3(4,8 mm)
S1 ≥ 14,4 mm (Ambil S1 = 15 mm)
c. Sambungan pada buhul 3
t1 = 2 mm
t2 = 2 mm
90
Universitas Sumatra Utara
Gambar 4.10. Sambungan buhul 3
Perhitungan desain sambungan menggunakan sekrup self drilling (SDS) df
= 4,8 mm
Pu18 = 358,4 kg
Pu19 = 361,3 kg
Pu30 = 37,6 kg
Pu40 = 41,8 kg
Pu41 = 41,8 kg
1. Kapasitas geser
t1 = 2 mm
t2 = 2 mm
df = 4,8 mm (Sekrup king screw)
Pelat tidak digunakan,jadi jumlah baut di asumsikan = 2 buah
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
t2/t1 = 1
C = faktor tumpu = 2,7
91
Universitas Sumatra Utara
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
(i)
V = 4,2 (t d )f
= 4,2 (2 . 4,8). 550 = 14314,54 N
(ii)
V = Ct d f
= 2,7 .1 . 4,8 . 550 = 14256 N
(iii)
V = Ct d f
= 2,7 . 1 . 4,8 . 550 = 14256 N
Dipakai Vb = 14256 N = 1425,6 kg
Maka ØVb = 0,5 . 14256 N = 7128 N = 712,8 kg
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
Kuat geser sekrup = 51000 kg
1,25 Vb = 1,25 . 712,8 kg =891 kg
Maka, 51000 kg ≥ 891 kg (OK)
2. Kapasitas tarik sekrup
Gaya pada sekrup harus memenuhi:
N
N
= 0,5
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil berikut:
•
•
Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
N
= 0,85t d f
N
= 0,85 . 2 . 4,8 . 550 = 4488 N = 448,8 kg
Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
N
= 1,5 t d f
92
Universitas Sumatra Utara
N
= 1,5 . 2 . 11 . 550 = 18150 N = 1815 kg
Dipakai nilai Nt = Nou = 448,8 kg
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 Nt
86000 kg ≥ 1,25 x 448,8 kg
86000 kg ≥ 561 kg
(OK)
3. Tarik pada bagian tersambung
Gaya tarik desain pada penampang neto harus memenuhi:
N
N
Ø = faktor reduksi = 0,65
A =A
A
A = 454
4,8(1) = 444,4 mm
N = A f = 444,4 mm . 550 N mm = 244420 N
N = 24442 kg
361,3 kg
0,65 ( 24442 kg)
361,3 kg
15887,3 kg (OK)
4. Persyaratan jarak sekrup
•
Jarak antar sekrup (S)
S
3d
S ≥ 14,4 mm (Ambil S = 15 mm)
•
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S
3d
S1 ≥ 14,4 mm (Ambil S1 = 15 mm)
93
Universitas Sumatra Utara
Tabel 4.7. Rekapitulasi sambungan pada rangka atap baja ringan
Buhul
Sambungan
df
dw
S
S1
n
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
sekrup
1
1, 2
4,8
11
15
15
2
2
1,3
4,8
11
15
15
2
3
2,3,20,21,9
4,8
11
15
15
2
4
2,2,4
4,8
11
15
15
2
5
1,1,4,15
4,8
11
15
15
2
6
2,2,5,15
4,8
11
15
15
2
7
1,1,5,16
4,8
11
15
15
2
8
2,2,6,16
4,8
11
15
15
2
9
1,1,6,18
4,8
11
15
15
2
10
2,2,7,18
4,8
11
15
15
2
11
1,1,7,19
4,8
11
15
15
2
12
2,2,8,19
4,8
11
15
15
2
13
1,1,8,20
4,8
11
15
15
2
14
1,1,9
4,8
11
15
15
2
15
3,3,10,22
4,8
11
15
15
2
16
1,1,10,21
4,8
11
15
15
2
17
3,3,11,23
4,8
11
15
15
2
18
1,1,11,22
4,8
11
15
15
2
19
3,3,12,25
4,8
11
15
15
2
20
1,1,12,23
4,8
11
15
15
2
21
3,3,13,26
4,8
11
15
15
2
22
1,1,13,25
4,8
11
15
15
2
23
3,3,14
4,8
11
15
15
2
24
1,1,14,26
4,8
11
15
15
2
94
Universitas Sumatra Utara
4.1.6. Rangka atap tipe Howe
4.1.7. Pembebanan Rangka Atap
a. Beban Mati
j. Data-data Beban Mati
f. Beban atap
: 4,45 kg/m2.
g. Beban reng
: 1 kg/m.
h. Beban profil
: 1,5 kg/m.
i. Beban plafond
: 11 kg/m2.
j. Beban hanger
: 7 kg/m2.
iii. Perhitungan Beban Mati
Desain jarak antar kuda-kuda adalah sebesar 0,8 m. Beban ini
didistribusikan secara merata pada masing-masing kuda-kuda. Beban
mati pada rangka atap baja ringan dapat ditunjukkan pada gambar
dibawah ini.
P19
P20
P21
P17
P16
P15
P22
P14
P23
P13
P12
P24
Gambar 4.11. Distribusi beban mati pada rangka atap baja ringan
(qD)
1. Beban P1 = P11
Beban Rangka Atap = ½ x L batang (1+2+27) x berat profil
95
Universitas Sumatra Utara
= ½ x (1+1+0,4) m x 1,5 kg/m
= 1,8 kg
Beban Plafond
= Luas x berat plafond
= (0,8 m x 1,5 m) x 18 kg/m2
= 15,5 kg
Beban Bracing
= 10% x berat kuda-kuda
= 10% x 1,8 kg = 0,18 kg
Beban total
= 17,48 kg
2. Beban P12 = P24
Beban Atap
= Luas x berat atap
= (0,8 m x 1,077 m) x 4,45 kg/m2
= 3,83 kg
Beban Reng
= panjang reng x berat reng
= 0,8 m x 1 kg/m = 0,8 kg
Beban Rangka Atap = ½ x L batang (1+13) x berat profil
= ½ x (1+1,077) m x 1,5 kg/m
=1,56 kg
Beban Plafond
= Luas x berat plafond
= (0,8 m x 1 m) x 18 kg/m2
= 15,5 kg
Beban Bracing
= 10% x berat kuda-kuda
= 10% x 1,56 kg = 0,156 kg
Beban total
= 19,9 kg
96
Universitas Sumatra Utara
Tabel 4.8. Rekapitulasi Perhitungan Beban Mati 12 m
Beban Mati
Input
Buhul
Atap
reng
(kg)
(kg)
kudakuda
(kg)
plafond bracing
(kg)
(kg)
Total
SAP
(kg)
(kg)
7 = 27
1,8
15,5
0,18
17,48
17,48
10=25
2,91
15,5
0,291
18,7
18,7
12=23
3,369
15,5
0,337
19,2
19,2
14=21
3,89
15,5
0,389
19,78
19,78
16= 19
4,44
15,5
0,444
20,38
20,38
17
6,693
15,5
0,693
22,8
22,8
15,5
0,156
19,9
19,9
4 =5
3,83
0,8
1,56
8 =26
3,83
0,8
2,72
0,272
7,6
7,6
9 =24
3,83
0,8
3,17
0,317
8,1
8,1
11 =22
3,83
0,8
3,7
0,37
8,7
8,7
13 =20
3,83
0,8
4,25
0,425
9,3
9,3
15 =18
3,83
0,8
4,818
0,482
9,9
9,9
6
3,83
0,8
3,43
0,343
8,4
8,4
Tabel 4.9. Rekapitulasi Perhitungan Beban Mati 16 m
Beban Mati
Input
Buhul
Atap
reng
(kg)
(kg)
kudakuda
(kg)
plafond bracing
Total
SAP
(kg)
(kg)
(kg)
(kg)
7 = 27
2,35
20,69
0,235
23,27
23,27
10=25
3,83
20,69
0,383
24,91
24,91
97
Universitas Sumatra Utara
12=23
4,44
20,69
0,444
25,58
25,58
14=21
5,09
20,69
0,509
26,30
26,30
16= 19
5,87
20,69
0,587
27,14
27,14
17
8,88
20,69
0,888
30,46
30,46
20,69
0,205
26,89
26,89
4 =5
5,12
0,8
2,05
8 =26
5,12
0,8
3,63
0,363
9,91
9,91
9 =24
5,12
0,8
4,24
0,424
10,58
10,58
11 =22
5,12
0,8
6,14
0,614
12,67
12,67
13 =20
5,12
0,8
5,67
0,567
12,15
12,15
15 =18
5,12
0,8
6,42
0,642
12,99
12,99
6
5,12
0,8
4,58
0,458
10,95
10,95
Tabel 4.10. Rekapitulasi Perhitungan Beban Mati 20 m
Beban Mati
Input
Buhul
Atap
reng
(kg)
(kg)
kudakuda
(kg)
plafond bracing
Total
SAP
(kg)
(kg)
(kg)
(kg)
7 = 27
2,89
25,88
0,289
29,06
29,06
10=25
4,84
25,88
0,484
31,21
31,21
12=23
5,61
25,88
0,561
32,06
32,06
14=21
6,48
25,88
0,648
33,01
33,01
16= 19
7,39
25,88
0,739
34,02
34,02
17
11,16
25,88
1,116
38,16
38,16
25,88
0,232
32,37
32,37
4 =5
6,39
0,8
2,32
8 =26
6,39
0,8
4,55
0,455
12,2
12,2
9 =24
6,39
0,8
5,31
0,531
13,04
13,04
11 =22
6,39
0,8
6,18
0,618
13,99
13,99
13 =20
6,39
0,8
7,1
0,71
15,01
15,01
15 =18
6,39
0,8
8,04
0,804
16,05
16,05
98
Universitas Sumatra Utara
6
6,39
0,8
5,73
0,573
13,5
13,5
b. Beban Hidup
Beban hidup yang terjadi yaitu berat pekerja sebesar P=100 kg.
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
Gambar 4.12. Distribusi beban hidup (qL)
c. Beban Angin
Dari SKBI- 1.3.53.1987 ditentukan nilai tekanan tiup angin = 25 kg/m2.
α = 220.
Koefisien angin tekan = (0,02 α – 0,4) = (0,02 x 22) - 0,4 = 0,04
Angin tekan (W1)
= Luas x Koefisien x beban angin
= (0,8 m x 1,077 m) x 0,04 x 25 kg/m2
= 0,8616 kg
W1/2
= 0,4308 kg
Koefisien angin hisap = - 0,4
Angin tekan (W2)
= Luas x Koefisien x beban angin
= (0,8 m x 1,077 m) x (-0,4) x 25 kg/m2
= - 8,616 kg
W2/2
= - 4,308 kg
99
Universitas Sumatra Utara
/2
w1
w1
w1
w1
w2
/2
w1
/2
w1
w1
w2
w2
w2
w2
w2
w2
/2
Gambar 4.13. Distribusi beban angin kiri (W kiri) rangka atap
w1
w1
w1
w2
w1
/2
w2
w1
w1
/2
w2
w2
w2
w2
Gambar 4.14. Distribusi beban angin kiri (W kiri) rangka atap
d. Beban Hujan
Beban air hujan berdasarkan SKBI- 1.3.53.1987 yaitu;
H
= 25 – 0,8 α
= 25 – (0,8 x 22) = 7,6 kg/m2
Beban hujan H = luas x H
= (0,8 m x 1,077 m) x 7,6 kg/m2
= 0,6 kg
H/2
= 0,3 kg
100
Universitas Sumatra Utara
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H/2
H/2
Gambar 4.15. Distribusi beban hujan (H) pada rangka atap
4.1.8. Perencanaan Struktur Rangka Atap
a. Batang Tarik Bawah (Bottom Chord)
Batang tarik bawah terdiri dari batang nomor 1,. Untuk perencanaan
diambil pada batang 1 dengan gaya aksial terbesar dengan data-data
sebagai berikut :
Batang tarik 1’
L = 100 cm
Nu = 46,8 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Syarat desain:
N
N
Dicoba menggunakan profil C 75.70
h = 75 mm
101
Universitas Sumatra Utara
b = 35 mm
t = 0,7 mm
l = 5,5 mm
Ag = 107,24 mm2
Ix = 98828,1 mm4
Iy = 16619,5 mm4
ix = 30,4 mm
iy = 12,4mm
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
l
1000
=
= 80,64 < 240
r
12,4
(OK)
Direncanakan menggunakan sekrup dengan df = 4,8 mm
A =A
d. t
A = 107,24
(4,8 x 0,7) = 103,88 mm
Cek kekuatan nominal penampang
N = 0,85. k . A . f
dengan faktor koreksi k = 0,85
102
Universitas Sumatra Utara
N = 0,85 . 0,85 . 1,0388 cm .5500 kg cm
N = 4127,93 kg
N
N
N
0,9 . 4127,93
46,8 kg
3715,14 kg (OK)
b. Batang Tarik Web
Untuk perencanaan diambil batang dengan gaya aksial terbesar
yaitu batang 12 dengan data-data sebagai berikut :
Batang Tarik 12
L = 225 cm
Nu = 204,8 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Syarat desain:
N
N
Dicoba menggunakan profil C 100.100
h = 100 mm
b = 50 mm
t = 2 mm
l = 20 mm
103
Universitas Sumatra Utara
Ag = 454 mm2
Ix = 71000 mm4
Iy = 17000 mm4
ix = 39,7 mm
iy = 19,3 mm
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
l
2250
=
= 116,58 < 240
r
19,3
(OK)
Direncanakan menggunakan sekrup dengan df = 4,8 mm
A =A
d. t
A = 454
(4,8 x 2) = 444,44 mm
Cek kekuatan nominal penampang
N = 0,85. k . A . f dengan k = 0,85
N = 0,85 . 0,85 . 4,44 cm .5500 kg cm = 17842,13 kg
N
N
N
0,9 . 17842,13
204,8 kg
16057,9 kg (OK)
104
Universitas Sumatra Utara
c. Batang Tekan Atas ( top chord )
Batang tekan atas terdiri dari batang nomor 49 dan 55. Untuk
perencanaan diambil batang dengan gaya aksial terbesar dengan data-data
sebagai berikut:
Batang tekan
L = 107 cm
Nu = -527,2 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Dicoba menggunakan profil C 100.100
h = 100 mm
b = 50 mm
t = 2 mm
l = 20 mm
Ag = 454 mm2
Ix = 71000 mm4
Iy = 17000 mm4
ix = 39,7 mm
iy = 19,3 mm
Kontrol kelangsingan profil :
105
Universitas Sumatra Utara
λ=
l
1070
=
= 55,44 < 200
r
19,3
(OK)
Kontrol tekuk
f
=
π E
(l r)
f
=
3,14 . 2 x 10
= 641,56 N/mm
(55,44 19,3)
λ =
f
f
λ =
550
= 0,92
641,56
λ > 1,5 ,
f = 0,658
f = 0,658λ f
,
. 550 = 385,93 MPa
Menghitung Luas Efektif (Ae)
•
Tampang efektif pada sayap
b = B – 2(R+t)
b = 50 – 2(1+2)
b = 44 mm
b/t = 44/2 = 22 < 60 (OK)
S = 1,28
E
f
S = 1,28
200000
385,93
S = 29,13
0,328 S = 9,5546
106
Universitas Sumatra Utara
b
> 0,328 ,
t
d=d
(R + t)
d = 20
(1 + 2) = 17 mm
θ = 900
I =
d . t. sin θ
12
I =
17 . 2. sin 90
12
I = 818,83 mm
(b t)
S
I = 399t
0,328
22
29,13
I = 399.2
I = 818,83
0,328
(b t)
4S
n = 0,582
22
4. 29,13
d1 b =
115
(b t)
+5
S
2 115
22
+5
29,13
(OK)
1466,72
n = 0,582
n = 0,393
t
1
3
1
3
(OK)
0,33
20
= 0,4
44
0,25
Maka dihitung nilai koefisien tekuk (k)
Is
Ia
n
k = 4,82
5d1
b
k = 4,82
5.22
22
k = 3,84
4 ( OK)
+ 0,43
818,83
497,76
4
0,4
+ 0,43
4
107
Universitas Sumatra Utara
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 3,84
λ=
fn
fcr
kπ2 E
fcr =
12(1 ν2 )
t
b
2
3,84 . 3,142 . 200000
fcr =
12 1
0,32
1
22
2
fcr = 1432,69 MPa
λ=
385,93
= 0,51
1432,69
Nilai λ = 0,51
0,673 , maka be = b = 44
Sayap efektif sepenuhnya.
•
Tampang efektif pada web dengan 2 pengaku
Data :
As = luas bruto pengaku = 9,42 mm2
Isp = Momen inersia pengaku = 1,269 mm4
Dimensi pengaku
be = ρ
Ag
t
bo = H
bo = 100
2(R + t)
2(1 + 2) = 94 mm
bo t = 96 2 = 47 mm
Menghitung koefisien tekuk pelat
K1oc = 4(n+1)2
108
Universitas Sumatra Utara
K1oc = 4(2+1)2 = 36
kd =
2
1 + β2
+ γ(1 + n)
2
β [1 + δ(n + 1)]
As
9,42 mm2
δ=
=
= 0,05
bo . t 94mm. 2mm
γ=
10,92 . Isp
bo t
3
=
10,92 . 1,269
94 . 23
= 0,018
1
1
β = [1 + γ(n + 1)]4 = [1 + 0,018(2 + 1)]4 = 1,013
kd =
1 + 1,0132
2
+ 0,018(1 + 2)
2
1,013 [1 + 0,005(2 + 1)]
= 3,99
Koefisien tekuk pelat ( k ) harus ditentukan yang terkecil antara k 1oc
dan kd. Maka, dipakai kd = 3,99
λ=
λ=
1,052 bo
k t
fn
E
1,052
385,93
= 0,99
200000
3,99
(47)
λ> 0,673 maka,
ρ=
1
be = ρ
•
0,22
0,22
1
0,99
λ =
= 0,78
λ
0,99
Ag
454
= 0,78
= 177,06 mm
t
2
Tampang efektif pada lip tepi
b = l – (R+t)
b = 20 – (1+2)
b = 17 mm
109
Universitas Sumatra Utara
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 0,43
λ=
fn
fcr
fcr =
kπ2 E
12(1 ν2 )
fcr =
t
b
2
0,43. 3,142 . 200000
12 1
0,32
2
17
2
fcr = 940,097 MPa
λ=
385,93
= 0,511
940,097
λ = 0,64
0,673 , maka be = b = 17 mm
Lip tepi efektif sepenuhnya
Luas Efektif (Ae)
Ae = Ag
Ae = 454
(177,06
94) = 182,94 mm2
Cek kekuatan nominal
N
N
c Nc
0,85 . 385,93 . 182
527,3 kg
59703,3 kg (OK)
d. Batang Tekan Web
Untuk perencanaan diambil batang dengan gaya aksial terbesar yaitu
batang 25 dengan data-data sebagai berikut:
110
Universitas Sumatra Utara
Batang tekan 25
L = 202 cm
Nu = -96,3 kg (Output SAP 2000)
Fy = 550 MPa = 5500 kg/cm2
Fu = 550 Mpa = 5500 kg/cm2
Dicoba menggunakan profil C 100.100
h = 100 mm
b = 50 mm
t = 2 mm
l = 20 mm
Ag = 454 mm2
Ix = 71000 mm4
Iy = 17000 mm4
ix = 39,7 mm
iy = 19,3 mm
Kontrol kelangsingan profil :
λ=
lc 2020
=
= 104,66 < 200
19,3
r
(OK)
Kontrol tekuk
111
Universitas Sumatra Utara
foc =
π2 E
(le r)2
3,142 . 2 x 105
foc =
= 180,01 N/mm2
(2020 19,3)2
λc =
fy
foc
λc =
550
= 1,74
180,01
fn = 0,877 λc 2 fy
λc > 1,5 ,
fn =
0,877
1,742
. 550 = 160 MPa
Menghitung luas efektif (Ae):
•
Tampang efektif pada sayap
b = B – 2(R+t)
b =50 – 2(1+2)
b = 44 mm
b/t = 44/2 = 22 < 60 (OK)
S = 1,28
E
fn
S = 1,28
200000
160
S = 45,25
0,328 S = 14,8
b
> 0,328
t
112
Universitas Sumatra Utara
d = d1
(R + t)
d = 20
(1 + 2) = 17 mm
θ = 900
Is =
d3 . t. sin2 θ
12
Is =
173 . 2. sin2 90
12
Is = 818,29 mm4
3
(b t)
Ia = 399t
S
4
22
+5
45,25
(OK)
87,77
n = 0,582
(b t)
4S
n = 0,582
22
4. 45,25
d1 b =
24 115
0,328
Ia = 25,27
0,33
(b t)
+5
S
3
22
Ia = 399.2
45,25
4
n = 0,46
t4 115
0,328
1
3
1
3
(OK)
20
= 0,45
44
0,25
Maka dihitung nilai koefisien tekuk (k)
k = 4,82
5d1
b
k = 4,82
5.20
44
k = 1,3
Is
Ia
n
+ 0,43
818,29
25,27
4
n
+ 0,43
4
4 ( OK)
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 1,3
113
Universitas Sumatra Utara
λ=
fn
fcr
fcr =
kπ2 E
12(1 ν2 )
t
b
2
1,3 . 3,142 . 200000
fcr =
12 1
0,32
2
44
2
fcr = 483,58 MPa
λ=
160
= 0,57
483,58
Nilai λ = 0,57
0,673 , maka be = b = 44
Sayap efektif sepenuhnya.
•
Tampang efektif pada web dengan 2 pengaku
Data :
As = luas bruto pengaku = 9,42 mm2
Isp = Momen inersia pengaku = 1,269 mm4
Dimensi pengaku
be = ρ
Ag
t
bo = H
bo = 100
2(R + t)
2(1 + 2) = 94 mm
bo t = 94 1 = 47 mm
Menghitung koefisien tekuk pelat
K1oc = 4(n+1)2
K1oc = 4(2+1)2 = 36
114
Universitas Sumatra Utara
kd =
δ=
γ=
2
1 + β2
+ γ(1 + n)
2
β [1 + δ(n + 1)]
As
9,42 mm2
=
= 0,05
bo . t 94mm. 2mm
10,92 . Isp
bo t
3
=
10,92 . 1,269
94 . 23
= 0,018
1
1
β = [1 + γ(n + 1)]4 = [1 + 0,018(2 + 1)]4 = 1,013
kd =
1 + 1,0132
2
+ 0,018(1 + 2)
2
1,013 [1 + 0,094(2 + 1)]
= 3,99
4 (OK)
Koefisien tekuk pelat ( k ) harus ditentukan yang terkecil antara k 1oc
dan kd. Maka, dipakai kd = 3,99
λ=
λ=
1,052 bo
k t
fn
E
1,052
160
= 0,7
200000
3,99
(47)
λ> 0,673 maka, ρ = 1
ρ=
1
be = ρ
0,22
0,22
1
0,7
λ =
= 0,97 < 1 (
λ
0,7
)
Ag
454
= 0,97
= 220,19 mm
t
2
Web efektif sepenuhnya
•
Tampang efektif pada lip tepi
b = l – (R+t)
b = 20 – (1+2)
b = 17 mm
115
Universitas Sumatra Utara
Rasio kelangsingan dengan nilai k = 0,43
λ=
fn
fcr
fcr =
kπ2 E
12(1 ν2 )
fcr =
t
b
2
0,43. 3,142 . 200000
12 1
0,32
2
17
2
fcr = 940,097 MPa
λ=
160
= 0,41
940,097
λ = 0,41
0,673 , maka be = b = 17 mm
Lip tepi efektif sepenuhnya
Luas Efektif (Ae)
Ae = Ag
Ae = 454 mm2
Cek kekuatan nominal
c Nc
N
N
0,85 . 160 . 454
96,3 kg
61744 kg (OK)
116
Universitas Sumatra Utara
Tabel 4.11. Rekapitulasi Dimensi Profil Baja Ringan 12 m
Nomor Frame
Panjang
(cm)
1200
Berat
(kg/m)
Profil
C 75.70
0,9
1292,4
C 100.100
3,65
7 = 17
40
C 100.100
3,65
18 =28
107,7
C 100.100
3,65
8=16
80
C 100.100
3,65
19=27
128
C 100.100
3,65
9=15
121,2
C 100.100
3,65
12
242,4
C 100.100
3,65
20=26
157,1
C 100.100
3,65
10=14
161,6
C 100.100
3,65
21=25
190
C 100.100
3,65
11=13
202
C 100.100
3,65
22 = 24
225
C 100.100
3,65
1
49,55
Tabel 4.12. Rekapitulasi Dimensi Profil Baja Ringan 16 m
Nomor Frame
1
49,55
7 = 17
Panjang
(cm)
Berat
(kg/m)
Profil
1600
C 125.125
4,35
1724,4
C 150.150
4,82
53
C 150.150
4,82
117
Universitas Sumatra Utara
18 =28
144,1
C 150.150
4,82
107
C 150.150
4,82
171,48
C 150.150
4,82
9=15
161
C 150.150
4,82
12
3,46
C 150.150
4,82
20=26
204,97
C 150.150
4,82
10=14
269
C 150.150
4,82
21=25
253,34
C 150.150
4,82
11=13
269
C 150.150
4,82
300,53
C 150.150
4,82
8=16
19=27
22 = 24
Tabel 4.13. Rekapitulasi Dimensi Profil Baja Ringan 20 m
Nomor Frame
Panjang
(cm)
Berat
(kg/m)
Profil
1
2000
C 150.150
4,82
49,55
2148
C 200.200
7,54
7 = 17
53
C 200.200
7,54
18 =28
179,94
C 200.200
7,54
134
C 200.200
7,54
214,11
C 200.200
7,54
9=15
202
C 200.200
7,54
12
404
C 200.200
7,54
262,09
C 200.200
7,54
8=16
19=27
20=26
118
Universitas Sumatra Utara
10=14
270
C 200.200
7,54
21=25
317,47
C 200.200
7,54
11=13
337
C 200.200
7,54
376,11
C 200.200
7,54
22 = 24
4.1.9.
Desain Sambungan Rangka Atap
Sambungan pada rangka atap baja ringan menggunakan sekrup selfdrilling HWH 10- 16x16 dengan data sebagai berikut:
dlob
= 4,8 mm
dw
= 11 mm
gaya geser 1 baut
= 5,1 KN
gaya aksial
= 8,6 KN
a. Sambungan Buhul 4
Gambar 4.16. Sambungan buhul 4
Perhitungan desain sambungan menggunakan sekrup self drilling (SDS) df
= 4,8 mm
119
Universitas Sumatra Utara
Pu1 = 39 kg
Pu24 = 484,3 kg
1. Kapasitas geser
t1 = 2 mm
t2 = 0,7 mm
df = 4,8 mm (Sekrup king screw)
Pelat tidak digunakan,jadi jumlah baut di asumsikan = 2 buah
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
t2/t1 = 0,35
C = faktor tumpu = 2,7
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
(iv) Vb = 4,2
t32 df fu2 = 4,2
0,73 . 4,8 . 550 = 2964 N
(v)
Vb = Ct1 df fu1 = 2,7 .2 . 4,8 . 550 = 14256 N
(vi)
Vb = Ct2 df fu2 = 2,7 . 0,7 . 4,8 . 550 = 4989,6 N
Dipakai Vb = 2964 N = 296,4 kg
Maka ØVb = 0,5 . 2964 N = 1482 N = 148,2 kg
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
Kuat geser sekrup = 51000 kg
1,25 Vb = 1,25 . 296,4 kg = 370,5 kg
Maka, 51000 kg ≥ 370,5 kg (OK)
120
Universitas Sumatra Utara
2. Kapasitas tarik sekrup
Gaya pada sekrup harus memenuhi:
Nt
Nt
= 0,5
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil berikut:
•
Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
Nou = 0,85t2 df fu2
Nou = 0,85 . 0,7 . 4,8 . 550 = 1570,8 N = 157,08 kg
•
Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
Nov = 1,5 t1 dw fu1
Nov = 1,5 . 2 . 11 . 550 = 18150 N = 1815 kg
Dipakai nilai Nt = Nou = 157,08 kg
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 Nt
86000 kg ≥ 1,25 x 157,08 kg
86000 kg ≥ 196,35 kg (OK)
3. Tarik pada bagian tersambung
Gaya tarik desain pada penampang neto harus memenuhi:
Nt
Nt
Ø = faktor reduksi = 0,65
An = Ag
An = 454
Alob
4,8(2) = 444,44 mm2
Nt = An fu = 444,44 mm2 . 550 N mm2 = 244420 N
121
Universitas Sumatra Utara
Nt = 24442 kg
484,3 kg
0,65 ( 24442 kg)
484,3 kg
15887,3 kg (OK)
4. Persyaratan jarak sekrup
•
Jarak antar sekrup (S)
S
3df
S
3(4,8 mm)
S ≥ 14,4 mm (Ambil S = 15 mm)
•
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S1
3df
S1
3(4,8 mm)
S1 ≥ 14,4 mm (Ambil S1 = 15 mm)
1. Sambungan pada buhul 17
Gambar 4.17. Sambungan buhul 17
122
Universitas Sumatra Utara
t1 = 1 mm
t2 = 0,7 mm
Perhitungan desain sambungan menggunakan sekrup self drilling (SDS) df
= 4,8 mm
Pelat tidak digunakan,jadi jumlah baut di asumsikan = 2 buah
Pu4 = 90,7 kg
Pu4’ = 90,7 kg
Pu12= 204,8 kg
Pu22= 39,8 kg
Pu24= 39,8 kg
1. Kapasitas geser
t1 = 1 mm
t2 = 0,7 mm
df = 4,8 mm (Sekrup king screw)
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
t2/t1 = 0,7
C = faktor tumpu = 2,7
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
t32 df fu2 = 4,2
0,73 . 4,8 . 550 = 2964 N
(iv)
Vb = 4,2
(v)
Vb = Ct1 df fu1 = 2,7 .1 . 4,8 . 550 = 14256 N
(vi)
Vb = Ct2 df fu2 = 2,7 . 0,7 . 4,8 . 550 = 4989,6 N
Dipakai Vb = 2964 N = 296,4 kg
123
Universitas Sumatra Utara
Maka ØVb = 0,5 . 2964 N = 1482 N = 148,2 kg
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
Kuat geser sekrup = 51000 kg
1,25 Vb = 1,25 . 296,4 kg = 370,5 kg
Maka, 51000 kg ≥ 370,5 kg (OK)
2. Kapasitas tarik sekrup
Gaya pada sekrup harus memenuhi:
Nt
Nt
= 0,5
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil berikut:
•
Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
Nou = 0,85t2 df fu2
Nou = 0,85 . 0,7 . 4,8 . 550 = 1570,8 N = 157,08 kg
•
Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
Nov = 1,5 t1 dw fu1
Nov = 1,5 . 1 . 11 . 550 = 18150 N = 1815 kg
Dipakai nilai Nt = Nou = 157,08 kg
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 Nt
86000 kg ≥ 1,25 x 157,08 kg
86000 kg ≥ 196,35 kg
124
Universitas Sumatra Utara
3. Tarik pada bagian tersambung
Gaya tarik desain pada penampang neto harus memenuhi:
Nt
Nt
Ø = faktor reduksi = 0,65
An = Ag
Alob
An = 454
4,8(2) = 444,44 mm2
Nt = An fu = 444,44 mm2 . 550 N mm2 = 244420 N
Nt = 24442 kg
204,8 kg
0,65 ( 24442 kg)
204,8 kg
15887,3 kg (OK)
4. Persyaratan jarak sekrup
•
Jarak antar sekrup (S)
S
3df
S
3(4,8 mm)
S ≥ 14,4 mm (Ambil S = 15 mm)
•
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S1
3df
S1
3(4,8 mm)
S1 ≥ 14,4 mm (Ambil S1 = 15 mm)
1. Sambungan pada buhul 6
t1 = 2 mm
t2 = 2 mm
125
Universitas Sumatra Utara
Gambar 4.18. Sambungan buhul 6
Perhitungan desain sambungan menggunakan sekrup self drilling (SDS) df
= 4,8 mm
Pelat tidak digunakan,jadi jumlah baut di asumsikan = 2 buah
Pu18 = 314,8 kg
Pu19 = 314,8 kg
Pu30 = 204,8 kg
1. Kapasitas geser
t1 = 2 mm
t2 = 2 mm
df = 4,8 mm (Sekrup king screw)
Syarat : 3 mm ≤df ≤ 7 mm
t2/t1 = 1
C = faktor tumpu = 2,7
Untuk t2/t1 ≤ 1 , Vb harus diambil nilai terkecil dari:
(iv)
Vb = 4,2
t32 df fu2 = 4,2
23 . 4,8 . 550 = 14314,54 N
126
Universitas Sumatra Utara
(v)
Vb = Ct1 df fu1 = 2,7 .1 . 4,8 . 550 = 14256 N
(vi)
Vb = Ct2 df fu2 = 2,7 . 1 . 4,8 . 550 = 14256 N
Dipakai Vb = 14256 N = 1425,6 kg
Maka ØVb = 0,5 . 14256 N = 7128 N = 712,8 kg
Cek kapasitas geser
Kapasitas geser desain sekrup ≥ 1,25 Vb
Kuat geser sekrup = 51000 kg
1,25 Vb = 1,25 . 712,8 kg =891 kg
Maka, 51000 kg ≥ 891 kg (OK)
2. Kapasitas tarik sekrup
Gaya pada sekrup harus memenuhi:
Nt
Nt
= 0,5
Kapasitas nominal (Nt) diambil dari nilai terkecil berikut:
•
Kapasitas cabut nominal (Nou) (Pull Out)
Nou = 0,85t2 df fu2
Nou = 0,85 . 2 . 4,8 . 550 = 4488 N = 448,8 kg
•
Kapasitas sobek nominal (Nov) (Pull Over)
Nov = 1,5 t1 dw fu1
Nov = 1,5 . 2 . 11 . 550 = 18150 N = 1815 kg
Dipakai nilai Nt = Nou = 448,8 kg
127
Universitas Sumatra Utara
Cek kapasitas tarik
Kapasitas tarik nominal sekrup ≥ 1,25 Nt
86000 kg ≥ 1,25 x 448,8 kg
86000 kg ≥ 561 kg
(OK)
3. Tarik pada bagian tersambung
Gaya tarik desain pada penampang neto harus memenuhi:
Nt
Nt
Ø = faktor reduksi = 0,65
An = Ag
Alob
An = 454
4,8(1) = 444,4 mm2
Nt = An fu = 444,4 mm2 . 550 N mm2 = 244420 N
Nt = 24442 kg
314,8 kg
0,65 ( 24442 kg)
314,8 kg
15887,3 kg (OK)
4. Persyaratan jarak sekrup
•
Jarak antar sekrup (S)
S
3df
S ≥ 14,4 mm (Ambil S = 15 mm)
•
Jarak sekrup ke tepi (S1)
S1
3df
S1 ≥ 14,4 mm (Ambil S1 = 15 mm)
128
Universitas Sumatra Utara
Tabel 4.14. Rekapitulasi sambungan pada rangka atap baja ringan
Buhul
Sambungan
df
dw
S
S1
n
(mm)
(mm)
(mm)
(mm)
sekrup
4
1,49
4,8
11
15
15
2
5
1,55
4,8
11
15
15
2
6
12,49,55
4,8
11
15
15
2
7
1,1,7
4,8
11
15
15
2
8
49,49,7,18
4,8
11
15
15
2
9
49,49,8,19
4,8
11
15
15
2
10
1,1,8,18
4,8
11
15
15
2
11
49,49,9,20
4,8
11
15
15
2
12
1,1,9,19
4,8
11
15
15
2
13
49,49,10,21
4,8
11
15
15
2
14
1,1,10,20
4,8
11
15
15
2
15
49,49,11,22
4,8
11
15
15
2
16
1,1,11,21
4,8
11
15
15
2
17
1,1,12,22,24
4,8
11
15
15
2
18
55,55,13,24
4,8
11
15
15
2
19
1,1,13,25
4,8
11
15
15
2
20
55,55,14,25
4,8
11
15
15
2
21
1,1,14,26
4,8
11
15
15
2
22
55,55,15,26
4,8
11
15
15
2
23
1,1,15,27
4,8
11
15
15
2
24
55,55,16,27
4,8
11
15
15
2
25
1,1,16,28
4,8
11
15
15
2
26
55,55,17,28
4,8
11
15
15
2
27
1,1,17
4,8
11
15
15
2
129
Universitas Sumatra Utara
4.1.10. Rangka atap tipe Fink
4.1.11. Pembebanan Rangka Atap
a. Beban Mati
i.
ii.
Data-data Beban Mati
k. Beban atap
: 4,45 kg/m2.
l. Beban reng
: 1 kg/m.
m. Beban profil
: 1,5 kg/m.
n. Beban plafond
: 11 kg/m2.
o. Beban hanger
: 7 kg/m2.
Perhitungan Beban Mati
Desain jarak antar kuda-kuda adalah sebesar 0,8 m. Beban ini
didistribusikan secara merata pada masing-masing kuda-kuda. Beban
mati pada rangka atap baja ringan dapat ditunjukkan pada gambar
dibawah ini.
P14
P15
P13
P16
P18
P12
P17
P11
P10
P9
P19
P1 P2
P3
P4
P5
P6
P7 P8
Gambar 4.19. Distribusi beban mati pada rangk