MAKALAH PERENCANA AN STRUKTUR BAJA

STRUKTUR BAJA I MAKALAH PERENCANAAN KONSTRUKSI KUDA – KUDA BAJA DOSEN PEMBIMBING : ZAINURI, S.T., M.T DISUSUN OLEH : BEBY SARIANTI SUMBARI NIM : 11.222.01.074 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LANCANG KUNING PEKANBARU TAHUN AKADEMIS 2015/2016

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Baja merupakan salah satu bahan bangunan yang unsur utamanya terdiri dari besi. Baja ditemukan ketika dilakukan penempaan dan pemanasan yang menyebabkan tercampurnya besi dengan bahan karbon pada proses pembakaran, sehingga membentuk baja yang mempunyai kekuatan yang lebih besar dari pada besi.

Bila dibandingkan dengan bahan konstruksi lainnya, baja lebih banyak memiliki keunggulan-keunggulany yang tidak terdapat pada bahan-bahan konstruksi lain. Disamping kekuatannya yang besar untuk menahan kekuatan tarik dan kekuatan tekan tanpa membutuhkan banyak volume, baja juga mempunyai sifat-sifat lain yang menguntungkan sehingga menjadikannya sebagai salah satu material yang umum dipakai.Sifat-sifat baja antara lain :

1. Kekuatan tinggi Kekuatan baja bisa dinyatakan dengan kekuatan tegangan leleh f y atau kekuatan tarik f u . Mengingat baja mempunyai kekuatan volume lebih tinggi dibanding dengan bahan lain, hal ini memungkinkan perencanaan sebuah konstruksi baja bisa mempunyai beban mati yang lebih kecil untuk bentang yang lebih panjang, sehingga struktur lebih ringan dan efektif.

2. Kemudahan pemasangan Komponen-komponen baja biasanya mempunyai bentuk standar serta mudah diperoleh dimana saja, sehingga satu-satunya kegiatan yang dilakukan dilapangan adalah pemasangan bagian-bagian yang telah disiapkan.

3. Keseragaman Baja dibuat dalam kondisi yang sudah diatur (fabrikasi) sehingga mutunya seragam.

Daktilitas adalah sifat dari baja yang dapat mengalami deformasi yang besar dibawah pengaruh tegangan tarik tanpa hancur atau putus. Daktilitas mampu mencegah robohnya bangunan secara tiba-tiba.

Terlepas dari semua kekurangan dan kelebihannya, baja struktur sangat cocok digunakan pada elemen – elemen truss, seperti kuda – kuda atap, menara antena, maupun struktur jembatan truss. Dalam tugas Baja I ini akan dibahas perhitungan struktur truss baja yang didasarkan pada peraturan baja.

1.2. Rumusan Masalah

Dari rangkaian latar belakang dapat di rumuskan dalam perencanaan mendesain kuda-kuda rangka baja yaitu :

1. Bagaimana merencanakan dimensi gording dan dimensi kuda-kuda sehingga mampu menahan beban yang direncanakan.

2. Bagaimana menganalisis gaya-gaya yang terjadi pada sebuah kuda-kuda sehingga kuda-kuda mampu menahan beban dengan dimensi gording dan dimensi kuda-kuda yang sudah direncanakan.

3. Bagaimana merencanakan sambungan menggunakan las dan baut.

1.3. Tujuan dan Manfaat

1.3.1. Tujuan Perencanaan

1. Agar dapat merencanakan dimensi gording dan kuda-kuda sesuai dengan peraturan yang sudah di tentukan.

2. Agar dapat menganalisis gaya-gaya yang bekerja sesuai dengan peraturan yang ada baik SNI maupun PPPBI.

3. Agar kita mengetahui bagaimana perhitungan jika menggunakan sambungan las maupun sambungan baut.

1.3.2. Manfaat Perencanaan

Manfaat yang diambil pada perencanaan ini adalah diharapkan dapat menambah pengetahuan dibidang perencanaan struktur khusunya dalam perencanaan struktur atap.Serta diharapkan menjadi referensi para praktisi dalam pemakaian jenis struktur rangka atap baja.

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Material Baja

Material baja unggul jika ditinjau dari segi kekuatan, kekakuan dan daktilitasnya.Jadi tidak mengherankan jika di setiap proyek-proyek konstruksi bangunan (jembatan atau gedung) maka baja selalu ditemukan, meskipun tentu saja volumenya tidak harus mendominasi.

2.1.1. Sifat bahan baja

Material baja unggul jika ditinjau dari segi kekuatan, kekakuan dan daktilitasnya.Jadi tidak mengherankan jika di setiap proyek-proyek konstruksi bangunan (jembatan atau gedung) maka baja selalu ditemukan, meskipun tentu saja volumenya tidak harus mendominasi.

Tinjauan dari segi kekuatan, kekakuan dan daktilitas sangat cocok dipakai mengevaluasi struktur yang diberi pembebanan. Tetapi perlu diingat bahwa selain kondisi tadi akan ada pengaruh lingkungan yang mempengaruhi kelangsungan hidup struktur bangunannya. Jadi pada suatu kondisi tertentu, suatu bangunan bahkan dapat mengalami kerusakan meskipun tanpa diberikan beban sekalipun (belum berfungsi).Jadi ketahanan bahan material konstruksi terhadap lingkungan sekitarnya adalah penting untuk diketahui agar dapat diantisipasi baik.

Baja merupakan bahan campuran besi (fe), 1.7% zat arang karbon (C), 1.65% mangan (Mn), 0.6% silicon (Si), 0.6% tembaga (Cu). Baja di hasilkan dengan menghluskan biji besi dan logam besi tua bersam adengan bahan-bahan tambahan pencampur yang sesuai, dalam tunggku bertemperatur tinggi untuk menghasilkan massa-massa besi yang besar, selanjutnya dibersihkan untuk menghilangkan kelebihan zat arang dan kotoran lainnya.Berdasarkan persentase zat arang yang dikandung, baja dapat dikategorikan sebagai berikut:

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

3) Baja dengan persentase zat arang sedang (medium carbon steel) yakni 0.3% - 0.59%

4) Baja dengan persentase zat arang tinggi (high carbon steel) yahni 0.6% - 1.7%. Baja untuk bahan struktur termasuk kedalam baja dengan persentase zat

arang (mild carbon steel), semakin tinggi kadar zat arang yang terkandung didalmnya, maka semakin tinggi nilai tegangan lelehnya. Sifat-sifat bahan struktur yang paling penting dari baja adalah sebagai berikut:

1) Modulus elastisitas (E) berkisar antara 193000 Mpa sampai 207000 Mpa. Nilai untuk desain lazimnya diambil 210000 Mpa.

2) Modulus geser (G) dihitung berdasarkan persamaan:

G = E/2 (1+μ) w Dimanaa: μ = Angka perbandingan poisson Dengan mengambil μ = 0.30 dan E = 210000 Mpa, akan memberikan G =

81000 Mpa.

3) Koefisien ekspansi (α),diperhitungkan sebesar : α = 11,25 × 106 per oC

4) Berat jenis baja (γ), diambil sebesar 7.85 t/m3.

2.1.2. Jenis baja

Menurut SNI 2002, baja struktur dapat dibedakan berdasrkan kekuatannya menjadi beberapa jenis, yaitu BJ 34, BJ 37, BJ 41, BJ 50 dan BJ 55. Besarnya tegangan leleh (fy) dan tegangan ultimate (fu) berbagai jenis baja struktur sesuai dengan SNI 2002, disajikan dalam table dibawah ini :

Tabel 2.1 Kuat tarik batas dan tegangan leleh

Jenis Baja Kuat Tarik Batas (fu)MPa Tegangan Leleh (fy)MPa BJ 34

410 Sumber : SNI 2002

Terdapat banyak jenis bentuk profil baja struktural yang tersedia di pasaran.Semua bentuk profil tersebut mempunyai kelebihan dan kelemahan tersendiri. Beberapa jenis profil baja menurut ASTM bagian I diantaranya adalah profil IWF, O,C, profil siku (L), tiang tumpu (HP) dan profil T structural.

Gambar 2.1 Profil Baja

Profil IWF terutama digunakan sebagai elemen struktur balok dan kolom. Semakin tinggi profil ini, maka semakin ekonomis untuk banyak aplikasi profil M mempunyai penampang melintang yang pada dasarnya sama dengan profil W, dan juga memiliki aplikasi yang sama.

Profil S adalah balok standard Amerika.Profil ini memiliki bidang flens yang miring, dan web yang relatif lebih tebal.Profil ini jarang di gunakan dalam konstruksi, tetapi masih digunakan terutama untuk beban terpusat yang sangat besar pada bagian flens.

Profil HP adalah profil jenis penumpu (bearing type shape) yang mempunyai karakteristik penampang agak bujur sangkar dengan flens dan web yang hampir sama tebalnya. Biasanya digunakan sebagai fondasi tiang pancang.Bisa juga digunakan sebagai balok dan kolom, tetapi umumnya kurang efisien.

kemiringan permukaan dalam sekitar 1:6. Biasnya diaplikasikan sebagai penampang tersusun, bracing tie, ataupun elemen dari bukaan rangka. Profil siku atau profil L adalah profil ayang sangat cocok untuk digunakan sebagai bracing dan batang tarik.Profil ini biasanya digunakan secara gabungan, yang lebih di kenal sebagai profil siku ganda.Profil ini sangat baik untuk digunakan pada struktur truss.

2.2. Acuan dan Persyaratan-Persyaratan

Terjadinya Tujuan perencanaan struktur adalah untuk menghasilkan suatu struktur yang stabil, cukup kuat, mampu-layan, awet, dan memenuhi tujuan-tujuan lainnya seperti ekonomi dan kemudahan pelaksanaan.

Suatu struktur disebut stabil bila ia tidak mudah terguling, miring, atau tergeser, selama umur bangunan yang direncanakan.Suatu struktur disebut cukup kuat dan mampu-layan bila kemungkinan kegagalanstruktur dan kehilangan kemampuan layan selama masa hidup yang direncanakan adalah kecil dan dalam batas yang dapat diterima.Suatu struktur disebut awet bila struktur tersebut dapat menerima keausan dan kerusakan yang diharapkan terjadi selama umur bangunan yang direncanakan tanpa pemeliharaan yang berlebihan.

2.2.1. Beban-Benan dan Aksi Lainnya.

Perhitungan Muatan Didasarkan Pada Peraturan Perencanaan Bangunan Baja (PPBBI), SKBI 1987 dan Peraturan Pembebanan Indonesia (PPI-1983). Perencanaan suatu struktur untuk keadaan-keadaan stabil batas, kekuatan batas, dan kemampuan-layan batas harus memperhitungkan pengaruh-pengaruh dari aksi sebagai akibat dari beban-beban berikut ini:

1) beban hidup dan mati seperti disyaratkan pada SNI 03-1727-1989 atau penggantinya

2) untuk perencanaan keran (alat pengangkat), semua beban yangrelevan yang disyaratkan pada SNI 03-1727-1989, ataupenggantinya.

beban yang relevan yang disyaratkan pada SNI 03-1727- 1989, atau penggantinya.

4) untuk perencanaan lift, semua beban yang relevan yang disyaratkan pada SNI 03-1727-1989, atau penggantinya.

5) pembebanan gempa sesuai dengan SNI 03-1726-1989, atau penggantinya.

6) beban-beban khusus lainnya, sesuai dengan kebutuhan. Berdasarkan beban-beban tersebut di atas maka struktur baja harus mampu memikul semua kombinasi pembebanan di bawah ini: 1,4D

(6.2-1) 1,2D + 1,6L + 0,5 (La atau H)

(6.2-2) 1,2D + 1,6 (La atau H) + ( γ L L atau 0,8W)

(6.2-3) 1,2D + 1,3W + γ L L + 0,5 (La atau H)

(6.2-4) 1,2D ± 1,0E + γLL

(6.2-5) 0,9D ± (1,3W atau 1,0E)

(6.2-6) Keterangan:

D adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap. L adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain. La adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak

H adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air W adalah beban angin.

E adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03 –1726–1989, atau penggantinya Dengan :

γL = 0,5 bila L< 5 kPa, dan γ L = 1 bila L≥ 5 kPa. Pengecualian: Faktor beban untuk L di dalam kombinasi pembebananpada persamaan 6.2-3, 6.2-4, dan 6.2-5 harus sama dengan 1,0 untukgarasi parkir, γL = 0,5 bila L< 5 kPa, dan γ L = 1 bila L≥ 5 kPa. Pengecualian: Faktor beban untuk L di dalam kombinasi pembebananpada persamaan 6.2-3, 6.2-4, dan 6.2-5 harus sama dengan 1,0 untukgarasi parkir,

2.2.2. Penempatan beban

1. Berat Sendiri Konstrksi Kuda-Kuda Muatan ini dianggap bekerja pada tiap-tiap titik buhul (bagian atas dan bawah).

2. Berat akibat penutup atap dan gording Dianggap bekerja pada titik buhl bagian atas

3. Berat plafond + penggantung Dianggap bekerja pada titik buhul bagian bawah

4. Beban Hidup

a) Beban terpusat berasal dari seprng pekerja dengan peralatan sebesar minimum 100 kg

b) Beban air hjan sebesar (40 –(0,8 x ά)) kg/m

5. Beban Angin Angin tekan dan hisap yang terjadi dianggap bekerja tegak lurus bidang atap

pada tiap titik buhul bagian atassehingga komponen angin hanya bekerja pada arah sumbu y saja dan komponen angin dalam arah sumbu x = 0untuk konstruksi gedung tertutup, dimana < 65°, maka :

2.2.3. Ketentuan Alat Sambung

Alat sambung yang digunakan adalah baut, dimana penentuan dimensi baut di sesuaikan dengan ukuran danjenis profil baja dengan menggunakan rumus pada PPBBI 1983.

2.3. Batang tarik

Batang tarik didefinisikan sebagai batang-batang dari struktur yang dapat menahan pembebanan tarik yang bekerja searah dengan sumbunya.Batang tarik umumnya terdapat pada struktur baja sebagai batang pada elemen struktur penggantung, rangka batang (jembatan, atap dan menara).Selain itu, batang tarik Batang tarik didefinisikan sebagai batang-batang dari struktur yang dapat menahan pembebanan tarik yang bekerja searah dengan sumbunya.Batang tarik umumnya terdapat pada struktur baja sebagai batang pada elemen struktur penggantung, rangka batang (jembatan, atap dan menara).Selain itu, batang tarik

I, ataupun boks dari susunan profil tunggal. Secara umum pemakaian profil tunggal akan lebih ekonomis, namun penampang tersusun diperlukan bila:

1) Kapasitas tarik profil tunggal tidak memenuhi

2) Kekakuan profil tunggal tidak memadai karena kelangsingannya

3) Pengaruh gabungan dari lenturan dan tarikan membutuhkan kekakuanlateral yang lebih besar

4) Detail sambungan memerlukan penampang tertentu Faktor estetika.

2.3.1. Kekakuan Batang Tarik

Kekakuan batang tarik diperlukan untuk menjaga agar batang tidak terlalu fleksibel. Batang tarik yang terlalu panjang akan memiliki lendutan yang sangat besar akibat oleh berat batang itu sendiri. Batang akan bergetar jika menahan gaya-gaya angin pada rangka terbuka atau saat batang harus menahan alat-alat yang bergetar. Kriteria kekakuan didasarkan pada angka kelangsingan (slenderness ratio),dengan melihat perbandingan L/r dari batang, di mana L=panjang batang dan r=jari-jari kelembaman.Biasanya bentuk penampang batang tidak berpengaruh pada kapasitas daya tahannya terhadap gaya tarik. Kalau digunakan alat-alat penyambung (baut atau paku keling), maka perlu diperhitungkan konsentrasi tegangan yang terjadi disekitar alat penyambung yang dikenal dengan istilah Shear lag. Tegangan lain yang akan timbul adalah tegangan lentur apabila titik berat dari batang-batang yang disambung tidak berimpit dengan garis sumbu batang.

Pengaruh ini biasanya diabaikan, terutama pada batang-batang yang dibebani secara statis.Menurut spesifikasi ini tegangan yang diizinkan harus ditentukan baik untuk luas batang bruto maupun untuk luas efektif netto.Biasanya tegangan pada luas penampang bruto harus direncanakan lebih rendah dari besarnya tegangan leleh untuk mencegah terjadinya deformasi yang besar, sedang Pengaruh ini biasanya diabaikan, terutama pada batang-batang yang dibebani secara statis.Menurut spesifikasi ini tegangan yang diizinkan harus ditentukan baik untuk luas batang bruto maupun untuk luas efektif netto.Biasanya tegangan pada luas penampang bruto harus direncanakan lebih rendah dari besarnya tegangan leleh untuk mencegah terjadinya deformasi yang besar, sedang

2.4. Luas penampang bruto, netto dan efektif netto

Luas penampang bruto dari sebuah batang Ag didefinisikan sebagai hasil perkalian antara tebal dan lebar bruto batang.Luas penampang netto didefinisikan sebagai perkalian antara tebal batang dan lebar nettonya.Lebar netto didapat dengan mengurangi lebar bruto dengan lebar dari lubang tempat sambungan yang terdapat pada suatu penampang.Di dalam AISCS ditentukan bahwa dalam menghitung luas netto lebar dari paku keling atau baut harus diambil 1/16 in lebih besar dari dimensi nominal lubangnya dalam arah normal pada tegangan yang bekerja.AISC memberikan daftar hubungan antara diameter lubang dengan ukuran alat penyambungnya.Untuk lubang-lubang standar, diameter lubang di ambil 1/16 in lebih besar dari ukuran nominal alat penyambung.Dengan demikian di dalam menghitung luas netto, diameter alat penyambung harus ditambah 1/8 in atau (d+1/16+1/16).

2.5. Batang Tekan

Pada struktur baja terdapat 2 macam batang tekan, yaitu:

1) Batang yang merupakan bagian dari suatu rangka batang. Batang ini dibebani gaya tekan aksial searah panjang batangnya. Umumnya pada suaturangka batang maka batang-batang tepi atas merupakan batang tekan.

2) Kolom merupakan batang tekan tegak yang bekerja untuk menahan balok- balok loteng, balok lantai dan rangka atap, dan selanjutnya menyalurkan beban tersebut ke pondasi. Batang-batang lurus yang mengalami tekanan akibat bekerjanya gaya-gaya

aksial dikenal dengan sebutan kolom.Untuk kolom-kolom yang pendek

Kalau beban yang bekerja pada kolom ditambah besarnya secara berangsur- angsur, maka akan mengakibatkan kolom mengalami lenturan lateral dan kemudian mengalami keruntuhan akibat terjadinya lenturan tersebut. Beban yang mengakibatkan terjadinya lenturan lateral pada kolom disebut beban kritis dan merupakan beban maksimum yang masih dapat ditahan oleh kolom dengan aman.

2.5.1 Keruntuhan

Batang tekan dapat terjadi dalam 2 kategori, yaitu :

1) Keruntuhan yang diakibatkan terlampauinya tegangan leleh. Hal ini umumnya terjadi pada batang tekan yang pendek.

2) Keruntuhan yang diakibatkan terjadinya tekuk. Hal ini terjadi pada batang tekan yang langsing.

Gambar 2.2 Tipe Penampang Batang Tekan

2.5.2. Kelangsingan batang tekan

tergantung dari jari-jari kelembaman dan panjang tekuk. Jari-jari kelembaman umumnya terdapat 2 harga λ, dan yang menentukan adalah yang

batang yang direncanakan terhadap tekan, angka perbandingan kelangsingan ë =Lk/r dibatasi sebesar 200 mm. Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tarik, angka perbandingan kelangsingan L/r dibatasi sebesar 300 mm untuk batang sekunder dan 240 mm untuk batang primer. Ketentuan di atas tidak berlaku untuk batang bulat dalam tarik. Batang-batang yang ditentukan oleh gaya tarik, namun dapat berubah menjadi tekan yang tidak dominan pada kombinasi pembebanan yang lain, tidak perlu memenuhi batas kelangsingan batang tekan.

Gambar 2.3 Faktor Panjang Efektif Pada Kondisi Ideal

2.5.3. Panjang tekuk

Nilai faktor panjang tekuk (kc) bergantung pada kekangan rotasi dan translasi pada ujung-ujung komponen struktur.Untuk komponen struktur tak- bergoyang, kekangan translasi ujungnya dianggap tak-hingga, sedangkan untuk komponen struktur bergoyang, kekangan translasi ujungnya dianggap nol. Nilai faktor panjang tekuk (kc) yang digunakan untuk komponen struktur dengan ujung-ujung ideal ditunjukkan pada Gambar 2.3.

2.6. Sambungan Struktur Baja

Jenis-jenis sambungan struktur baja yang digunakan adalah pengelasan serta sambungan yang menggunakan alat penyambung berupa paku keling (rivet) dan baut.Baut kekuatan tinggi (high strength bolt) telah banyak menggantikan paku keling sebagai alat utama dalam sambungan struktural yang tidak dilas.

12

Dua jenis utama baut kekuatan (mutu) tinggi ditunjukkan oleh ASTM sebagai A325 dan A490. Baut ini memiliki kepala segienam yang tebal dan digunakan dengan mur segienam yang setengah halus (semifinished) dan tebal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.10(b). Bagian berulirnya lebih pendek dari pada baut non-struktural, dan dapat dipotong atau digiling (rolled).Baut A325 terbuat dari baja karbon sedang yang diberi perlakuan panas dengan kekuatan leleh sekitar 81 sampai 92 ksi (558 sampai 634 MPa) yang tergantung pada diameter.Baut A490 juga diberi perlakuan panas tetapi terbuat dari baja paduan (alloy) dengan kekuatan leleh sekitar 115 sampai 130 ksi (793 sampai 896 MPa) yang tergantung pada diameter.Baut A449 kadang-kadang digunakan bila diameter yang diperlukan berkisar dari II sampai 3 inci, dan juga untuk baut angkur serta batang bulat berulir.Diameter baut kekuatan tinggi berkisar antara 1/2 dan 1 1/2 inci (3 inci untuk A449). Diameter yang paling sering digunakan pada konstruksi gedung adalah 3/4 inci dan 7/8 inci, sedang ukuran yang paling umum dalam perencanaan jembatan adalah 7/8 inci dan 1 inci.Baut kekuatan tinggi dikencangkan (tightened) untuk menimbulkan tegangan tarik yang ditetapkan pada baut sehingga terjadi gaya jepit (klem/clamping force) pada sambungan. Oleh karena itu, pemindahan beban kerja yang sesungguhnya pada sambungan terjadi akibat adanya gesekan (friksi) pada potongan yang disambung.Sambungan dengan baut kekuatan tinggi dapat direncanakan sebagai tipe geser (friction type), bila daya tahan gelincir (slip) yang tinggi dikehendaki; atau sebagai tipe tumpu (bearing type), bila daya tahan gelincir yang tinggi tidak dibutuhkan.

2) Paku keeling Sudah sejak lama paku keling diterima sebagai alat penyambung batang, tetapi beberapa tahun terakhir ini sudah jarang digunakan di Amerika.Paku keling dibuat dari baja batangan dan memiliki bentuk silinder dengan kepala di salah satu ujungnya. Baja paku keling adalah baja karbon sedang dengan identifikasi ASTM A502 Mutu I (Fv = 28 ksi) (1190 MPa) dan Mutu 2 (Fy = 38 ksi) (260 MPa), serta kekuatan leleh minimum yang ditetapkan didasarkan pada bahan baja batangan. Pembuatan dan pemasangan paku keling menimbulkan perubahan sifat mekanis.

3) Baut hitam Baut ini dibuat dari baja karbon rendah yang diidentifikasi sebagai ASTM A307, dan merupakan jenis baut yang paling murah.Namun, baut ini belum tentu menghasilkan sambungan yang paling murah karena banyaknya jumlah baut yang dibutuhkan pada suatu sambungan.Pemakaiannya terutama pada struktur yang ringan, batang sekunder atau pengaku, anjungan (platform), gording, rusuk dinding, rangka batang yang kecil dan lain-lain yang bebannya kecil dan bersifat statis.Baut ini juga dipakai sebagai alat penyambung sementara pada sambungan yang menggunakan baut kekuatan tinggi, paku keling, atau las.Baut hitam (yang tidak dihaluskan) kadang-kadang disebut baut biasa, mesin, atau kasar, serta kepala dan murnya dapat berbentuk bujur sangkar.

4) Baut eskrup (Turned Bolt) Baut yang secara praktis sudah ditinggalkan ini dibuat dengan mesin dari bahan berbentuk segienam dengan toleransi yang lebih kecil (sekitar 5'0 inci) bila dibandingkan baut hitam. Jenis baut ini terutama digunakan bila sambungan memerlukan baut yang pas dengan lubang yang dibor, seperti pada bagian konstruksi paku keling yang terletak sedemikian rupa hingga penembakan paku keling yang baik sulit dilakukan.

DATA DAN PERHITUNGAN

3.1. Analisis Perhitungan Beban

Struktur atap rangka baja konvensional dalam perencanaan menggunakan metode LRFD ( Load and Resistance Factor Design ) atau desain beban dan faktor resistensi, dimana cek tegangan yang terjadi tehadap tegangan leleh ( fy ). Untuk mempermudah perhitungan, maka berikut adalah data-data kuad-kuda yang akan di hitung :

Gambar 3.1 Kuda-Kuda yang akan di analisis

3.1.1. Data kuda-kuda

Bentang kuda-kuda

= 8 meter

Jarak antar kuda-kuda

= 4 meter

Penutup atap genteng beton

= 50 kg (PBI 1983)

Jenis sambungan

= Baut

Tekanan angin

= 35 kg/m 2

Tegangan iji baja

= 1700 kg/cm 2

Kemiringan kuda-kuda

Arah gaya pada gording

Rumus yang digunakan :

1. Beban Terpusat

Bidang Momen : M = 1 PL

Bidang Geser : D

2. Beban Terbagi Rata

Bidang Momen : M = 1 qL²

Bidang Geseer : D

1) Digunakan profil Light Lip Channels dengan mutu baja BJ 37 (Fy =2400 kg/cm2) dan satu buah trekstang.

2) Data yang diperlukan antara lain adalah kemiringan atap (α), bentang gording (L) dan jarak antar gording. Pembebanan :

1) Beban mati (qD), meliputi berat penutup atap (Genteng Beton), berat gording dan berat brancing.

2) Beban hidup (qL), meliputi beban pekerja (qP) dan air hujan (qR) = (40- 0,8α) x jarak gording.

3) Beban angin (qA = 30 kg/m2), meliputi : Beban angin tekan = Koef*qA*jarak gording Beban angin hisap = Koef*qA*jarak gording

Koefisien tekan

= ((0,2* α) - 0,4)

Koefisien hisap

(-)

= - 0,4

4) Perhitungan momen ⇒ Arah x Mx komb.1

= MDx + MPx

Mx komb.2

= MDx + MPx + MWxt

Mx komb.3

= MDx + MPx + MWxh

Mx komb.4

= MDx + MRx + MWxt

Mx komb.5

= MDx + MRx + MWxh

⇒ Arah y My komb.1

= MDy + MPy

My komb.2

= MDy + MPy + MWyt

My komb.3

= MDy + MPy + Mwyh

My komb.4

= MDy + MRy + MWyt

My komb.5

= MDy + MRy + Mwyh

Dari kombinasi tersebut momen yang maksimum.

5) Kontrol terhadap Tegangan Syarat f ≤ fy

6) Kontrol lendutan (f)

f ≤ f ijin

f ijin = 1/240x L qx = qDx + qWx qy = qDy + qWy

1. Menentukan syarat-syarat batas tumpuan panjang bentang dan dimensi Profil yang akan digunkan.

2. Melakukan analisa pembebanan. Pembebanan yang dilakukan pada struktur rangka atap sama dengan beban

yang diterima pada saat perencanaan gording hanya ada penambahan pada berat sendiri konstruksi rangka atap. Sedangkan kombinasi beban yang diberikan pada analisis struktur atap ini adalah : Kombinasi I : Beban Mati + Beban Hidup Kombinasi II : Beban Mati + Beban Hidup + Beban Angin Kanan Kombinasi III : Beban Mati + Beban Hidup + Beban Angin Kiri w = 1,2 D + 1,6 L w = 1,2 D + 0,5 L ± 1,3 W Keterangan:

D = Beban mati L = Beban hidup ( akibat pekerja dan air hujan ) W = Beban angin

3. Melakukan pengecekan kekuatan pada profil majemuk.

Gambar 3.3 Penampang siku profil ganda

Ag = 2xA (A = luas penampang batang tunggal)

Gambar 3.4 Batang yang mengalami gaya tarik

Syarat penempatan baut : (SNI 03-1729-2002 hal.104) s1 ≥ 1,5 db s1≤ 12 tp s1≤ 150 mm s ≥ 3 db s ≤ 15 tp s ≤ 200 mm

d ( lubang baut ) = ϕ+1

A = A nt Pot 1 –2:

A nt = Ag - n x d x t Penampang efektif (SNI 03-1729-2002 butir 10.2) x = eksentrisitas sambungan,jarak tegak lurus arah gaya tarik antara titik berat penampang komponen yang disambung dengan bidang sambungan. U = faktor reduksi

L = panjang sambungan dalam arah gaya tarik. Ae = A x U øNn = øx Ag.fy øNn = øx Ae.fu Nu ≤ øNn (aman)

Nu ≤ øNn fy

ø Nn = ø x Ag x ω

Dimana : ω = 1 (λc ≤ 0,25)

(0,25 < λc < 1,2)

1,6 − 0,67 λc

ω = 1,25 λc² (λc ≤ 1,2)

λ𝑥 λc =

Kestabilan batang majemuk : λiy < λx (tekuk terjadi pada sumbu x)

λiy < λy (tekuk terjadi pada sumbu y) Syarat kestabilan struktur : (SNI 03-1729-2002 hal.59) λx ≥ 1,2 λ1

λiy ≥ 1,2 λ1 λ1 ≤ 50

λiy = kLi (Li = jarak kopel)

i min

Estimasi jarak kopel minimum :

Dimana : Li =

Lk

Jumlah Bentang

jumlah bentang harus ganjil dan minimal 3 buah k = faktor tekuk (SNI 03-1729-2002 gambar 7.6-1) λiy =√λy² + m λ₁²

λy = Kly

iy

Ag = 2x A1 λy = KLx

ix

Kontrol tekuk lokal : (SNI 03-1729-2002 tabel 7.5-1) λf ≤ λr pada profil siku ganda dengan plat kopel sebagai penyokong

b = lebar profil siku t = tebal profil siku

3.1.4. Pendimensian Plat Kopel pada Batang Profil Ganda

Pelat kopel harus cukup kaku, sehingga memenuhi persamaan : Ip

≥ 10 Ii (SNI 03-1729-2002 pers. 9.3-5)

a Li

Dimana : Ip = Momen kelembaman pelat kopel

a = Jarak sumbu elemen batang tersusun Ii = Momen kelembaman elemen batang tunggal terhadapsumbu b-b Li = Jarak pelat kopel

a = 2e + pelat pengisi

Gambar 3.4 Dimensi penampang profil siku

Gaya lintang yang dipikul = D

D = 0,02 Nu (SNI 03-1729-2002 pers. 9.3-8) Nu = gaya batang yang terjadi Vu = gaya geser nominal, sama sepeti persamaan sebelumnya Kekuatan geser pelat kopel : (SNI 03-1729-2002 pers.8.8-2)

kn = 5 +

(a/h) 2

Vn = 0,6 x fy x Aw Aw = luas kotor pelat badan

Vn = 0,6 x fy x Aw ⁄] 1 [1,10 √KnE fy

1,15 √1+(a/h)²

Dengan Cv = 1,10 √KnE/fy

(h/tw)

1,37 KnE h √ ≤

fy tw

Atau Vn = 0,6 x fy x Aw

[Cv + 1−Cv

1,15 √1+(a/h)²

KnE

Dengan Cv = 1,15

fy ≤ (h/tw)²

Cek perbandingan tinggi terhadap tebal panel :

3.1.5. Perhitungan Sambungan

1. Sambungan baut Ru ≤ øRn Syarat kekuatan baut : Kekuatan baut terhadap geser (SNI 03-1729-2002, pasal 13.2.2.1)

Kekuatan baut yang memikul tarik (SNI 03-1729-2002, pasal 13.2.2.2)

Kuat tumpu dalam lubang baut (SNI 03-1729-2002, pasal 13.2.2.4)

Dari ketiga nilai di atas diambil nilai terendah sebagai bahan perencanaan pendimensian sambungan dan jika tebala plat pengisi (t) 6 mm < t < 20 mm, maka kuat geser nominal 1 baut yang ditetapkan harus dikurangi 15 % (SNI 03-1729- 2002, pasal 13.2.2.5).

Ru = 0,85 øRn Jumlah Baut = n = Nu

0,85ϕ Rn

2. Sambungan las

Gambar 3.5 Sambungan las pada profil pipa

Tabel 3.1 Ukuran Minimum Las Sudut

Ukuran maksimum las sudut sepanjang tepi komponen yang disambung :

a. tp < 6,4 mm t maks = tp

b. tp ≥ 6,4 mm t maks = tp – 1,6 mm Kuat las sudut : (SNI 03-1729-2002) Ru ≤ øRnw dengan øf Rnw = 0,75 tt (0,6 fu) (bahan dasar) øf Rnw = 0,75 tt (0,6 fuw) (bahan las) Dimana : øf Rnw

= gaya terfaktor per satuan panjang las øf

= faktor reduksi kekuatan saat fraktur, 0,75 fu

= tegangan tarik putus bahan dasar, Mpa fuw

= tegangan tarik putus bahan las, Mpa tt

= tebal rencana las, mm

Panjang Las = Ln =

ϕ f Rnw

Ln ≥ 4 tt L bruto = Ln + 3 tt

3.1.6. Perhitungan Ikatan Angin

Dikarenakan pada SNI 03-1729-2002 tidak dijelaskan mengenai perencanaan bracing (ikatan angin) pada struktur atap (hanya ada padabangunan struktur baja tahan gempa), maka referensi diambil dari PPBBI 1984. Menurut PPBBI 1984 halaman 64, pada hubungan gording, ikatanangin harus dianggap ada gaya P yang arahnya sejajar sumbu gordingyang besarnya:

P’ = 0,01 P kuda-kuda + 0,005 n.q.dk.dq P kuda-kuda = gaya pada bagian tepi kuda-kuda di tempat gording itu n

= jumlah trave antara dua bentang ikatan angin q

= beban atap vertikal terbagi rata dk

= jarak antar kuda-kuda dq

= jarak antar gording bentang ikatan angin harus dipenuhi syarat :

Atepi = luas penmapang bagian tepi kuda-kuda

h = jarak kuda-kuda pada bentang ikatan angin L

= panjang tepi atas kuda-kuda Ikatan angin juga menerima beban Q Q

= n.q.dk.L n

= jumlah trave antara dua bentang q

= beban atap vertikal terbagi rata dk

= jarak antar kuda-kuda L

= panjang tepi atas kuda-kuda

3.1.7. Perhitungan Trekstang

Pemasangan trekstang antar gording pada tengah bentang gording, memberikan kekakuan tambahan pada gording terhadap sumbu y. Trekstang

3.1.8. Perhitungan Angkur

Perhitungan didasarkan terhadap reaksi pada tumpuan tersebut dimana:

Vn = 0,6 fy Aw (SNI 03-1729-2002, pasal 8.8.3) τbatang

= 75 kg/cm²

τ batang

A = πr.L

3.1.9. Perhitungan sambungan las pelat landas

Tabel 3.2 Ukuran minimum las sudut

a. tp < 6,4 mm t maks = tp

b. tp ≥ 6,4 mm t maks = tp – 1,6 mm Kuat las sudut : (SNI 03-1729-2002) Ru ≤ øRnw dengan øf Rnw = 0,75 tt (0,6 fu) (bahan dasar) øf Rnw = 0,75 tt (0,6 fuw) (bahan las) Dimana : øf Rnw

= gaya terfaktor per satuan panjang las øf

= faktor reduksi kekuatan saat fraktur, 0,75 fu

= tegangan tarik putus bahan dasar, Mpa fuw

= tegangan tarik putus bahan las, Mpa tt

= tebal rencana las, mm Panjang Las = Ln = Ru

ϕ f Rnw

Ln ≥ 4 tt L bruto = Ln + 3 tt

ANALISA DAN PERHITUNGAN

4.1. Data-Data Perencanaan Kuda-Kuda

Gambar 4.1 Kuda-kuda yang akan dianalisis

Direncanakan : Bentang kuda-kuda

= 8 meter

Jarak antar kuda-kuda

= 4 meter

Penutup atap genteng beton = 50 kg (PBI 1983) Jenis sambungan

= Baut

Tekanan angin

= 35 kg/m 2

Tegangan iji baja

= 1700 kg/cm 2

Kemiringan kuda-kuda

4.2. Perhitungan Panjang Batang

1) Tinggi Kuda-Kada (H)

H = 4 x Tan 40° = 3,35 m

2) Panjang Batang b 1 = b 2 = b 3 = b 4 = b 5 = b 6

L/6 =8/6 = 1,33 m

b 3 = 1,33 m

b 5 = 1,33 m

b 2 = 1,33 m

b 4 = 1,33 m

b 6 = 1,33 m

3) Panjang Batang a 1 = a 2 = a 3 = a 4 = a 5= a 6

a 1 =( b 1 ) / cos 45° = 1,88 m

Sehingga didapat :

a 1 = 1,88 m

a 3 = 1,88 m

a 5 = 1,88 m

a 2 = 1,88 m

a 4 = 1,88 m

a 6 = 1,88 m

4) Panjang Batang t 1 = t 5

t 1 = b 1 x Tan 40° = 1,12 m

Sehingga didapat : t 1 = 1,12 m

t 5 = 1,12 m

5) Panjang Batang t 2 = t 4 t 2 =( b 1+ b 2 ) x Tan 40°

= 2,23 m Sehingga didapat : t 2 = 2,23 m

t 4 = 2,23 m

6) Panjang Batang t 3 t 3 =( b 1 + b 2 + b 3 ) x Tan 40°

= 3,35 m Sehingga didapat : t 3 = 3,35 m

7) Panjang Bentang d 1 = d 4

d 1 = √t 2 1 2 +b 2

= 1,74 m Sehingga didapat :

d 1 = 1,74 m

d 4 = 1,74 m

8) Panjang Bentang d 2 = d 3

d 2 = √t 2 2 +b 2 3

= 2,60 m Sehingga didapat :

d 2 = 2,60 m

d 3 = 2,60 m

Dari perhitungan diatas didapat hasil sebagai berikut :

No. Batang

Panjang Batang

Tabel 4.1. Panjang Batang

Gambar 4.2 No frame kuda-kuda utama

Direncanakan : Bentang kuda-kuda

= 8 meter

Jarak antar kuda-kuda

= 4 meter

Penutup atap genteng beton = 50 kg (*PBI 1983) Jenis sambungan

= Baut

Tekanan angin

= 35 kg/m 2

Tegangan iji baja

= 1600 kg/cm 2

Kemiringan kuda-kuda

Digunakan Profil Canal 160 x 65 x 7.5 x 10.5 Dengan Karakteristik sbb : Tegangan ijin baja :

1700 kg/cm 2

Sec. Area(A)

4.3.1. Perhitungan Momen Akibat Beban

1. Beban Mati Berat Sendiri Gording (Canal 160 x 65 x 7.5 x 10.5) = 18,80 kg/m Berat Atap

: (Berat Genteng) x (Jarak Gording) : 50 x 1,10 = 55 kg/m

Total q : 18,80 + 55 = 73,80 kg/m

Gambar 4.3 Gording terhadap sumbu x dan y

q x = q Cos 40° = 73,80 Cos 40° = 56,53 kg/m

qy = q Sin 40° = 73,80 Sin 40° = 47,44 kg/m

1 Mx = q x L²

8 =147,6 kg.m

1 My = q y L²

8 = 94,88 kg.m

1 Dx = qxL

2 =147,60 kg

1 Dy = qyL

2 =94,88 kg

5qxL 4 5(73,80)(400 4 )(10 −2 )

6 = 384EIx 0,127 cm 384(2,1 . 10 )(925)

5qyL 4 5(47,44)(400 4 )(10 −2 )

= 0,883 cm

384EIy

2. Beban Hidup Beban Terpusat (P = 100 kg) (*SNI 03 - 1729 – 2002) P x = P Cos 40° = 100 Cos 40°

= 76,60 kg

Py = P Sin 40° = 100 Sin 40° = 64,28 kg

1 Mx = P x L²

8 = 153,20 kg.m

1 My = P y L²

8 = 128,56 kg.m

1 Dx = P x L

2 =38,30 kg Dy = 1 P y L

2 = 32,14 kg

PxL³

= 0,224 cm

6 = 48EIy 0,188 cm 48(2,1 . 10 )(217)

3. Beban Terbagi Rata q

= (40- (0,8 x ά)) = (40-(0,8 x 40°)) = 8 kg/m Beban akibat air hujan yang diterima gording : q

= (Beban Air Hujan x Jarak Gording) = 20 x 1,10 = 22 kg/m q x = q Cos 40° = 22 Cos 40° = 16,85 kg/m

qy = q Sin 25° = 22 Sin 25° = 14,14 kg/m

1 Mx = q x L²

= (16,85)(4²) = 33,70 kg.m

My = q y L²

8 = 28,28 kg.m

1 Dx = qxL

2 =33,70 kg

1 Dy = qyL

2 = 28,28 kg

Lendutan yang timbul :

= 0,678 cm

384EIy

Momen akibat beban terpusat > dari momen akibat beban terbgi rata, maka tegangan yang timbul ditentukan oleh beban terpusat.

4. Beban Angin

Tekanan angin rencana diambil 35 kg/m 2

Angin Tekan < 65°, maka koefisien angin tekan :

C = 0,02 ά – 0,4 = 0,02(35) – 0,4 = 0,3

q x = Koef.Angin x Tekanan Angin x Jarak Gording = 0,2 x 35 x 1,10 = 7,70 kg/m q y =0

1 Mx = q x L²

8 = 15,40 kg.m

My = 0

1 Dx = qxL

2 =15,40 kg

Dy = 0

5qxL 4 5(7,70)(400 4 )(10 −2 )

= 0,056 cm

Angin Hisap Koefisien Angin Hisap = -0,4 (*SNI 03 - 1729 – 2002)

q x = Koef.Angin x Tekanan Angin x Jarak Gording =-0,4 x 35 x 1,10 = -15,40 kg/m

8 = 30,80 kg.m

Dy = 0 Lendutan yang timbul :

5qxL 4 5(15,40)(400 4 )(10 −2 )

= 0,112 cm

384EIx

fy =0 Catatan : Beban Angin hisap tidak diperhitungkan dalam kombinasi beban

Kombinasi Beban Bidang Geser

Momen dan Beban Mati

Beban Hidup

Beban Angin

Primer Sekunder (1)

Tabel 4.2. Beban akibat momen dan geser

5. Kontrol Kekuatan Gording Direncanakan gording dari ProfilCanal 160 x 65 x 7.5 x 10.5 Tegangan ijin baja :

1700 kg/cm 2

Sec. Area(A)

Kontrol Kekuatan Gording Terhadap Tegangan

lt ytb = tot = = 1700 kg/cm 2 τ (Beban Primer)

lt ytb= 5/4 x 1700 kg/cm 2 = 2125 kg/cm 2 (Beban Sekunder) Beban Primer

M x M y 30080 22344

lt ytb = + =

= 1480,30 kg/m 2

W x W y 116,00 18,30

1480,30 kg/m 2 < 1700 kg/m 2 (Aman) Beban Sekunder

lt ytb = x y + =

M M 31620 22344

= 1493,57 kg/m 2

W x W y 116 18,30

1493,57 kg/m 2 < 2125 kg/m 2 (Aman)

Batas lendutan maksimum arah vertikal untuk gording batang tunggal menerus

adalah : f maks = L=

Lendutan yang timbul terhadap sumbu. x-x

f x =f x Beban Mati + f x Beban Hidup + f x Beban Angin = 0,127 + 0,224 + 0,056 = 0,407 cm

Lendutan yang timbul terhadap sumbu. y-y

f y =f y Beban Mati + f y Beban Hidup + f y Beban Angin = 0,883 + 0,188 + 0,000 = 1,071 cm

Total lendutan yang dialami gording adalah :

f ytb = √(fx) 2 + (fy)² = √(0,407) 2 + (1.071)² = 1,15 cm

(Aman) Gording dengan Profil Canal 160 x 65 x 7.5 x 10.5 dapat digunakan

4.4. Perhitungan Pembebanan

1. Beban Mati Berat Rangka Kuda – Kuda Beban rangka kuda – kuda dihitung didasarkan rumus Ir. Loa Wan Kiong q mks = (L-2) s/d (L+5)

= (8-2) s/d (8+5)

= 6 kg/m 2 s/d 13 kg/m 2 Diambil beban q yang mksimum yaitu : 13 kg/m 2

Pelimpahan ke titik buhul : q maks x Jarak antar kuda − kuda x panjang bentang kuda − kuda

jumlah titik buhul

= = 69,33 kg

Menurut PPPBI berat branching diambil 25 % dari berat sendiri kuda-kuda yang dilimpahkan ke titik buhul : P = 25 % x 69,33 = 17,33 kg

Berat Penutup Atap Pentup Atap

= Genteng Beton (50 kg/m 2 )

P = Berat Genteng x jarak kuda-kuda x jarak gording = 50 x 4,0 x 1,1 = 220 kg Berat Gording Berat Gording = 18,80 kg/m P = Berat gording x jarak kuda-kuda

= 18,80 x 4,0 = 75,20 kg Beban Angin Tekan Teknan Angin (w)

= 35 kg/m 2

Koef.Angin Tekan

Beban Angin Tekan Tiap Buhul Pt

= 0,4 x 35 kg/m 2 x 4,0 m x 1,10 m = 61,60 kg

Gaya Tekan Perletakan Pt

= 1/2 Pt = 1/2 (13,20) = 30,80 kg Beban Angin Hisap Teknan Angin (w)

= 30 kg/m 2

Koef.Angin Tekan

= -0,4

Beban Angin Hisap Tiap Buhul Ph

= -0,4 x 35 kg/m 2 x 4,0 x 1,10 m = -61,60 kg

Gaya Hisap Perletakan Ph

= 1/2 Ph = 1/2 (-61,60) = -30,80 kg Beban Plafond dan Penggantung

q plafond dan penggantung = 18 kg/m 2

P = q x jarak antar kuda-kuda x jarak gording

Beban Hidup (Beban Berguna) Beban Orang/Pekerja = 100 kg Beban Air Hujan

= (40- 0,8xα) x Jarak Gording = 8.8 kg/m Beban Hujan

= 8.8 kg/m x 4,0 m = 35,2 kg

Karena asumsi beban orang dan beban hujan tidak bersamaan, maka yang di ambil beban yang paling besar diantaranya, yaitu beban orang sebesar100kg

4.5. Perhitungan Reaksi Tumpuan Akibat Beban

Total Beban yang bekerja pada tiap titik buhul adalah : Beban Rangka Kuda – Kuda = 69,33 kg Beban Branching

= 17,33 kg

Beban Penutup Atap

= 220 kg

Berat Gording

= 75,20 kg

Beban Hidup

= 100 kg

Total Beban

= 481,86 kg ~ 482 kg

Beban Pada Titik Buhul (P) = 482 kg Beban Seluruh Atap = (1/2 P) + (5 x P) = 2651 kg Beban Perletakan RA=RB= 1325,5 kg

40° 40

Gambar 4.4 Beban pada tiap titik buhul

40

Gambar 4.5 Cremona akibat beban Skala 1 cm : 10 kg

1. Perhitungan Reaksi Tumpuan Akibat Beban Angin Kiri

Gambar 4.6 Beban pada tiap titik buhul akibat angin kiri

Diketahui Data-Data Sbb: Berat Angin Tekan Pt

= 0,1 x 35 kg/m 2 x 4,0 m x (1,88+1,88+1,88) m = 78,96 kg Beban Angin Tiap Titik Simpul Pt

= Pt/ 3 = 26,32 kg Beban Angin Perletakan Pt

= 17,64 / 2 = 13,16 kg

Berat Angin Hisap Ph = -0,4 x 35 kg/m 2 x 4,0 x (1,88+1,88+1,88) m = -315,84 kg Beban Angin Tiap Titik Simpul Ph = Ph Cos 40° / 3 = -80,65 kg Beban Angin Perletakan Ph = -80,65 / 2 = -40.325 kg

Sehingga Perhitungan Sbb : RA= Ʃ MB = 0 RA(8) –78,96 Cos 40°(6) + 78,96 Sin 40°(0,93) + 315,84 Cos 40°(2) + 315,84 Sin 40°(0,93) = 0,00

RA = -44,62 kg RB= Ʃ MA = 0

-RB(8) + 315,84 Cos 40° (6) + 315,84 Sin 40°(0,93) + 78,96 Cos 40°(2) + 78,96 Sin 40°(0,93) = 0,00 -RB(8) +1451,68 + 188,81 + 120,97 + 47,20 = 0,00 RB = 241,20 kg

Kontrol Ʃ V = 0 ((-44,62) + 241,20) – (88,42 +(-243,85)) = 0,00

2. Perhitungan Reaksi Tumpuan Akibat Beban Angin Kanan

Gambar 4.7 Beban pada tiap titik buhul akibat angin kanan

Diketahui Data-Data Sbb: Berat Angin Tekan Pt

= 0,1 x 35 kg/m 2 x 4,0 m x (1,88+1,88+1,88) m = 78,96 kg Berat Angin Hisap Ph

= -0,4 x 35 kg/m 2 x 4,0 x (1,88+1,88+1,88) m = -315,84 kg

Sehingga Perhitungan Sbb : RA= Ʃ MB = 0 RA(8) – 315,84 Cos 40°(6) – 315,84Sin 40°(0,93) – 78,96 Cos 40°(2) – 78,96 Sin 40°(0,93)

RB= Ʃ MA = 0 -RB(8) + 78,96 Cos 40°(6) – 78,96 Sin 40°(0,93) – 315,84 Cos 40°(2) – 315,84 Sin 40°(0,93)

RB= -44,62 kg

Kontrol Ʃ V = 0 (241,20 + (-44,62)) – (88,42 +(-243,85)) = 0,00

Diagran Cremona Akibat Beban Angin Kiri

Diagran Cremona Akibat Beban Angin Kanan

Gambar 4.8 Cremona akibat beban angin kanan Skala 1 cm : 1 kg

4.7. Perhitungan Gaya Batang

Sebelum mendimensi batang dilakukan perhitungan gaya-gaya batang terlebih dahulu dengan cara Cremona.

Tabel Gaya Batang dengan cara Cremona

No Beban Atap

Angin Kiri

Angin Kanan

Total

Batang

Gaya Tarik ( + ) Tekan ( - ) Tarik ( + ) Tekan ( - ) Tarik ( + ) Tekan ( - ) Tarik ( + ) Tekan ( - )

Batang Tekan

Batang Tarik

Batang Tekan

Batang Tarik

Struktur Baja I

Setelah didapatkan gaya-gaya batang dilakukan pendimensian batang sesuai dengan gaya batang yang bekerja yaitu batang tekan atau batang tarik. Dari besarnya gaya tersebut bisa didapatkan ukuran dari profil kuda-kuda baja. Dalam hal ini direncanakan rangka kuda-kuda baja menggunakan baja profil siku ganda atau dobel.

4.9. Mendimensi Batang Tarik

1. Perhitungan Batang b Dari hasil perhitungan gaya batang diperoleh gaya terbesar yaitu : P

= 2642 kg σ' 2 = 1700 kg/cm

Alat sambung yang digunakan adalah “Baut” dengan Δ Fbr = 15 % (diambil nilai maksimal).

P 2642 Fn = =

= 0,96 cm 2 σ′ 1700

Fbr = Fn + 15% Fn = 0,96 + 0,144 = 1,104 cm 2

Perencanaan mengunakan profil siku sama kaki dobel, jadi Luas Bruto (Fbr) dibagi 2.

Fbr 1,104

F Profil = =

= 0,552 cm 2

2 2 Dari tabel baja maka di pakai baja profil siku dengan ukuran 15 x 15 x 4,0

Dengan Nilai F Profil = 1,05 cm 2

σ = = 2xF Profil 2,1

= 1258,10 kg/cm 2 2 ≤ σ' = 1700 kg/cm (Syarat Terpenuhi)

2. Perhitungan Batang t Dari hasil perhitungan gaya batang diperoleh gaya terbesar yaitu : P

= 1345 kg σ' 2 = 1700 kg/cm

Alat sambung yang digunakan adalah “Baut” dengan Δ Fbr = 15 % (diambil nilai maksimal).

P 1345 Fn = =

= 0,79 cm 2 σ′ 1700

Fbr = Fn + 15% Fn = 0,70 + 0,12 = 0,82 cm 2 Perencanaan mengunakan profil siku sama kaki dobel, jadi Luas Bruto (Fbr) dibagi 2.

Fbr 0,82

2 2 Dari tabel baja maka di pakai baja profil siku dengan ukuran 15 x 15 x 3,0 Dengan Nilai F Profil = 0,82 cm 2

F Profil = =

= 0,41 cm 2

Kontrol Tegangan P

σ = = 2xF Profil 1,64

2 2 = 820,12 kg/cm ≤ σ' = 1700 kg/cm (Syarat Terpenuhi) Sehingga untuk Batang T digunakan Baja profil siku dengan ukuran 15 x 15 x 3,0

4.10. Mendimensi Batang Tekan

1. Perhitungan Batang a Dari hasil perhitungan gaya batang diperoleh gaya terbesar yaitu : P

= 3214 kg Dimana Nilai Lk = 1,10 m

F Taksiran = + 2.5 Lk 2 σ′

+ 2.5 (1,10) 2 = 4,92 cm 2

1700 Perencanaa menggnakan profil siku sama kaki dobel jad F Taksiran dibagi 2 Ftaksiran

F Profil =

= 2,46 cm 2

2 Dari tabel didapatkan ukuran baja profil siku 30 x 30 x 5

Dengan Data-Data Sbb : Tebal Plat Buhul direncanakan = 10 mm Ix = Iy = 2,16 cm 4 ix = iy = 0,88 cm iξ

= 1,11 cm iη

= 0,57 cm ex = ey = 0,92 cm

F Profil = 2,78 cm 2 Ix Total = 2.Ix = 4,32 cm 4

F Total = 2. F Profil = 5,56 cm 2

ix Total = √

Ix total

= √ = 0,88 cm

ω = 3,02 (Dari Tabel Baja)

Kontrol Tegangan P

2 x F profil 3214

= 1645,73 kg/cm 2 ≤σ' = 1700 kg/cm 2 (Syarat Terpenuhi)

Iy Total =2 (2,16) + ( 2 (2,78) x (0,92+0,5) 2 ) = 15,53 cm 4

Iy Total = √

Iy total

ω = 1,41 (Dari Tabel Baja) P

2 x F profil 3214

= 815,06 kg/cm 2 ≤σ' = 1700 kg/cm 2 (Syarat Terpenuhi)

Menekuk Terhadap Sumbu Bahan λx

= Lk / ix = 110 / 0,88 = 125

ω = 3,02 (Dari Tabel Baja) P

2 x F profil 3214

= 1645,73 kg/cm 2 ≤σ' = 1700 kg/cm 2 (Syarat Terpenuhi)

Menekuk Terhadap Sumbu Bebas Bahan λy

= Lk / iy = 110 / 1,67 = 65,87

λi = 40,00 λy²+m x λi²

ω = 1,57 (Dari Tabel Baja) P

2 x F profil 3214

"Setelah dilakukan pengecekan terhadap sumbu bahan dan sumbu bebas bahan profil 30 x 30 x 5 aman untuk digunakan"

2. Perhitungan Batang d Dari hasil perhitungan gaya batang diperoleh gaya terbesar yaitu : P

= 680 kg Dimana Nilai Lk = 1,82 m

F Taksiran = + 2.5 Lk 2 σ′

+ 2.5 (1,82) 2 = 8,68 cm 2

1700 Perencanaa menggnakan profil siku sama kaki dobel jad F Taksiran dibagi 2 Ftaksiran

F Profil =

= 4,34 cm 2

2 Dari tabel didapatkan ukuran baja profil siku 40 x 40 x 6

Dengan Data-Data Sbb : Tebal Plat Buhul direncanakan = 10 mm Ix = Iy = 6,33 cm 4 ix = iy = 1,19 cm

iξ = 1,49 cm iη

= 0,77 cm ex = ey = 1,20 cm

F Profil = 4,48 cm 2 Ix Total = 2.Ix = 12,66 cm 4

F Total = 2. F Profil = 8,96 cm 2

ix Total = √

Ix total

ω = 3,21 (Dari Tabel Baja)

2 x F profil 680

= 243,61 kg/cm 2 ≤σ' = 1700 kg/cm 2 (Syarat Terpenuhi)

Iy Total =2 (6,33) + ( 2 (4,48) x (1,20+0,5) 2 ) = 38,55 cm 4

Iy Total = √

Iy total

ω = 1,27 (Dari Tabel Baja) P

2 x F profil 680

= 96,38 kg/cm 2 ≤σ' = 1700 kg/cm 2 (Syarat Terpenuhi)

Menekuk Terhadap Sumbu Bahan λx

= Lk / ix

ω = 1,84 (Dari Tabel Baja) P

2 x F profil 680

=139,64 kg/cm 2 ≤σ' = 1700 kg/cm 2 (Syarat Terpenuhi)

Menekuk Terhadap Sumbu Bebas Bahan λy

= Lk / iy = 110 / 2,07 = 53,14

λi λy²+m x λi²

ω = 1,29 (Dari Tabel Baja) P

2 x F profil 680

= 87,90 kg/cm 2 ≤σ' = 1700 kg/cm 2 (Syarat Terpenuhi)

"Setelah dilakukan pengecekan terhadap sumbu bahan dan sumbu bebas bahan profil 40 x 40 x 6 aman untuk digunakan"

4.11. Merencanakan Pelat Kopel

1. Batang a

= 3214 kg/cm

Panjang Batang

= 1,10 m

Profil Batang

= 30 x 30 x 5

Dengan Data-Data : Ix = Iy = 2,16 cm 4 ix = iy = 0,88 cm

iξ = 1,11 cm iη

= 0,57 cm = 0,91 cm Iη 4 ex = ey = 0,92 cm

F Profil = 2,78 cm 2 Jarak Pelat Kopel

= 36,67 cm

Jumlah Medan

= 3 Buah

Jumlah Pelat Kopel = 4 Buah

Gaya Lintang yang dipikul pelat kopel = 0,02 x 3214 = 64,28 kg Tegangan geser persatuan panjang = D x Sy/Iy = 64,28 x 3,22 / 15,53 = 13,33 kg/m

= 2,27 x ½ x 2,84

= 3,22 cm 3

Jadi gaya geser yang dipikul pelat kopel adalah : L

= t x L1 =13,33 x 36,67 = 488,81 kg

Ukuran pelat kopel : Tebal Pelat

= 10 mm

I p /a ≥10 ( Iη / L1 )

a ≥ 2 . ex + (Tebal Pelat) ( 1/12(1,0)h3) / 2,84 ≥10 (0,91 / 36,67)

h 3 ≥8,62

h ≥2,05 cm

h ≈ 2 cm

Dari Perhitungan maka digunakan plat kopel ukuran 58 x 20 x 10

Direncanakan las sudut

0,8 P1 =

0,5+1,0 x 488,81 = 260,70 kg 1/2 (260,70)(√2)

σ =τ= 0,5 Ln

δi = √σ² + 3 τ²≤ 1.700 kg/cm2 = 1/2 (260,70)(√2)

δi 1/2 (260,70)(√2) √(

0,5 Ln

0,5 Ln

δi 1106,05 = √( Ln )² + ( Ln )²

1474,05 δi 2 = ≤ 1.700 kg/cm

Ln Ln = 0,65 cm

a ≤1/2.(t).(√2 ) = 0,57 cm

a = 0,50 ...........(Untuk Las) L maks = 40a = 22,80 cm L Bruto = Ln + 3a

= 0,65 + 3(0,50) =2,15 cm ≈ 3 cm

Jadi ukuran las 30 x 5 mm Kontrol Tegangan Akibat Geser

2 A 3 62,28

= x = 24,105 kg/cm 2 ≤τ ijin (0,6 x 1700 = 1020 kg/cm 2 ) 2 4

(Konstrksi Aman)

2. Batang d

= 680 kg/cm

Panjang Batang

= 1,82 m

Profil Batang

= 40 x 40 x 6

Dengan Data-Data : Ix = Iy = 6,33 cm 4 ix = iy = 1,19 cm

iξ = 1,49 cm iη

= 0,77 cm iη 4 = 2,67 cm

ex = ey = 1,20 cm

F Profil = 4,48 cm 2 Jarak Pelat Kopel

Jumlah Medan

= 5 Buah

Jumlah Pelat Kopel = 6 Buah Gaya lintang persatuan pelat kopel = 0,02 x 680 = 13,60 kg

= 13,60 x 7,62 / 38,55 = 2,69 kg

Dimana Sy = F profil .½.a = 4,48 x ½ x 3,40 = 7,62 cm 3

Jadi gaya geser yang dipikul pelat kopel adalah : L

= t x L1 = 2,25 x 37,40 = 84,15 kg

Ukuran pelat kopel : Tebal Pelat = 10 mm

I p /a ≥10 ( Iη / L1 )

a ≥ 2 . ex + (Tebal Pelat) ( 1/12(1,0)h3) / 3,40 ≥ 10 (2,67 / 37,40)

h 3 ≥28,97

h ≥3,07 cm

h ≈ 3 cm

Dari Perhitungan maka digunakan plat kopel ukuran 58 x 30 x 10

Direncanakan las sudut

0,8 P1 =

x 84,15 = 44,88 kg 0,5+1,0

=τ= 0,5 Ln

δi = √σ² + 3 τ²≤ 1.700 kg/cm2

= 1/2 (44,88)(√2) δi 1/2 (44,88)(√2) √(

)² + 3. ( 0,5 Ln )²

0,5 Ln

δi 190,4 = √( Ln )² + ( Ln )²

200,709 δi 2 = ≤ 1.700 kg/cm

Ln Ln = 0,13 cm

a ≤ 1/2.(t).(√2 ) = 0,57 cm

a = 0,50 ...........(Untuk Las) L maks = 40a = 22,80 cm L Bruto = Ln + 3a

= 0,13 + 3(0,50) = 1,63 cm ≈2 cm

Jadi ukuran las 20 x 5 mm Kontrol Tegangan Akibat Geser

2 A 3 13,60

= x = 5,10 kg/cm 2 ≤τ ijin (0,6 x 1700 = 1020 kg/cm 2 ) 2 4

(Konstrksi Aman)

4.12. Menghitung Sambungan

1. Menghitung Jumlah Baut Batang A (Batang Tekan) dipakai profil siku sama kaki 30 x 30 x 5 Kekuatan Baut : direncanakan menggunakan baut) = 8 mm Tebal Pelat buhul S1

= 10 mm

Tebal siku profil S2=S3 = 5 mm Jadi S2 + S3 = 10 mm Gaya (N)

= 3214 kg σ' 2 = 100 kg/cm

dn = 0,8 cm

d = 0,8 + 0,1 = 0,9 cm s

= 10 mm (tebal terkecil antara pelat dengan t profil)

N Ggeser 2 Irisan

= 2 x 1/4 x π x dn 2 xσ

= 1024,896 kg N Tumpuan = d x s x σ Tumpuan = 0,9 x 1.0 x 1.5 x 1700 = 2295 kg

Diambil N Terkecil = 1024,897 kg

Jadi dipakai baut ukuran 3 Ø 8 mm

Dikarenakan gaya batang untuk batang a1 s/d a6 relatif sama besarnya atau dalam hal ini diambil gaya terbesar, maka bisa ditarik kesimpulan bahwa seluruh batang

A menggunakan jumlah dan diameter baut yang sama yaitu 3 Ø 8 Menghitung Jarak Baut

30 x 30 x 5

Pel at Buhul t = 10 mm

Jarak dari baut ke tepi 1,2 d

≤ s1 ≤ 3d atau 6t

1.2 ( 0,8 ) ≤ s1 ≤ 3 (0,8) atau 6 (1,0) 0,96

≤ s1 ≤ 2,4 atau 4,8 Diambil nilai S1 = 1,5 cm Jarak Antar Baut

2,5 d ≤ S ≤ 7d atau 14t 2,5 ( 0,8 )

≤ S ≤ 7 (0,8) atau 14 (1,0)

2 ≤ S ≤ 5,6 atau 14 Diambil nilai S = 3 cm Jadi Panjang S1+S+S+S1 = 9 cm Lebar (Ukuran Profil) = 3,0 cm

Kontrol Kekuatan Baut Py = P. Sin 40°

Px = P. Cos 40°

Gaya pada 1 Baut

Gaya yang bekerja

P/Jumlah Baut

Terhadap sumbu x Px

τ = ≤ 0,6 x 1600 3.A Baut

= 456,05 kg/cm 2 ≤ 1071,33 kg/cm 2

1,51 (Konstruksi Aman)

Terhadap sumbu y Py

τ = ≤ 0,6 x 1700 3.A Baut

= 543,50 kg/cm 2 ≤ 1071,33 kg/cm 2

1,51 (Konstruksi Aman)

Terhadap sumbu x Px 688,64

σ tpx = = d.s 0,9 .1

= 765.156 kg/cm 2 ≤ (1,5 x 1700 = 2550 kg/cm 2 )

(Konstrksi Aman)

Py 820,68 σ tp =

= d.s 0,9 .1

= 911,867 kg/cm 2 ≤ (1,5 x 1700 = 2250 kg/cm 2 )

(Konstrksi Aman)

Setelah dilakukan kontrol kekuatan baut 3 Ø 8 aman digunakan