Perancangan Detail 1. Perhitungan Struktur

ANALISA STRUKTUR

3. Perhitungan Tegangan Kritis

5.6. Perancangan Detail 1. Perhitungan Struktur

Perhitungan struktur dilakukan dengan SAP 2000 untuk rangka atap berukuran 3 m x 4 m dengan empat tumpuan; seperti pada Gambar 5.8. Untuk struktur tersebut dibutuhkan 98 batang yang terdiri dari 31 batang atas, 17 batang bawah dan 58 batang diagonal, dengan 32 titik buhul.

Dalam perhitungan struktur tersebut beban yang diperhitungkan diambil sesuai dengan SNI 03-1727-1989 tentang Tata Cara Perencanaan Pembebanan untuk Rumah dan Gedung. Beban yang diperhitungkan adalah :

1) Berat sendiri :

Penutup atap = 15 kg/m²

Gording = 3 kg/m

2) Beban hidup = 100 kg/m²

3) Beban angin untuk atap miring sepihak (dengan 0

≤

10⁰) = 1,2 x 25 kg/m² Dengan menentukan panjang batang seragam yaitu satu meter, maka diperoleh hasil seperti pada Tabel 5.1.

Batasan:

1. Baut yang digunakan berdiameter 6 mm, dengan panjang 20 cm, lengkap dengan mur

(hexanut).

2. Ring A dan ring B terbuat dari pelat baja dengan ketebalan 2 mm. Untuk bambu berdiameter (D) 4- 4,5 cm digunakan ring berdiameter 2,9 cm dengan lubang 8 mm di tengahnya. Untuk bambu berdiameter (D) 6-6,5 cm digunakan ring berdiameter 5,9 cm dengan lubang berdiameter 8 mm di tengahnya.

Tabel 5.1. Besar gaya (kg) pada masing-masing komponen

No.

Nomor posisi komponen

Keterangan

komponen atas bawah diagonal

1 1,4,5,9,23,27,28,31 + 30 - - 2 2,3,29,30 - 50 - - 3 6,7,8,10,13,19,22,25,25,26 + 30 - - 5 11,12,20,21 - 60 - - 5 15,15,17,18 - 10 - - 6 16 + 20 - - 7 101,103,115,117 - - 20 - 8 102,109,116 - + 50 - maximum tarik 9 105,105,1006,107,111,112, 113,115 - 0 - 10 108,110 - + 10 - 11 201,208,251,258 - - - 70 12 202,207,210,215,235,239, 252,257 - - - 120 maksimum tekan 13 203,206,253,256 - - + 50 maximum tarik 15 205,205,255,255 - - - 30 16 209,216,233,250 - - - 80 17 211,215,235,238 - - + 30 18 212,213,236,237 - - - 20 19 217,225,225,232 - - + 10 20 218,223,226,231 - - 0 21 219,222,227,230 - - + 20 22 220,221,228,229 - - - 10 Keterangan : + : Gaya tarik - : Gaya tekan

3. Bambu yang berdiameter (D) 4 – 4,5 cm, agar diameter dalamnya seragam dibubut pada bagian ujung dalamnya sehingga diameter dalamnya (d) menjadi 3 cm.

4. Bambu yang berdiameter (D) 6 – 6,5 cm, agar diameter dalamnya seragam dibubut pada bagian ujung dalamnya sehingga diameter dalamnya (d) menjadi 5 cm.

5. Pasak dibuat dari kayu meranti merah (Shorea sp.)yang termasuk kelas kuat II (σ_tk = 85 kg/cm².

Perhitungan Dimensi Sambungan

1. Gaya tekan maksimum (P = 120 kg) Kontrol terhadap tekuk :

σtk = A P . ω _{< σ} tk = 129 kg/cm² 2. Gaya Tarik Maksimum (P =50 kg)

a. Kontrol pasak kayu :

σtk =

A P_bek

< σ_tk = 85 kg/cm²

b. Tegangan geser yang bekerja = 25 / ²

. .Dh ^kg ^cm P = ≤ = τ π τ

Berdasarkan hasil perhitungan (perhitungan lengkap dapat dilihat pada Lampiran 10, halaman 103), dimensi yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 5.2.

Tabel 5.2. Dimensi sambungan (hasil perhitungan)

Gaya yang bekerja bambu φ 4 cm bambu φ 6 cm Tekan maksimum (120kg) d = 3 cm d =5 cm Tarik maksimum (50 kg) h = 5 cm h = 3 cm d h Keterangan : σtk = Tegangan tekan (kg/cm²) τ = Tegangan geser (kg/cm²) ω = Faktor tekuk

Pbek = Gaya yang bekerja (kg) A = Luas penampang (cm²) D = Diameter luar (cm) d = Diameter dalam (cm) h = Panjang bidang geser (cm) D

5.7. Kesimpulan

1. Bambu tali dapat dimanfaatkan untuk pembuatan rangka atap prefabrikasi dengan

konstruksi rangka batang ruang menggunakan alat sambung baut.

2. Untuk rangka atap sederhana berukuran 3 m x 4 m dengan empat tumpuan dan

panjang masing-masing komponen 100 cm dapat dipergunakan bambu tali berdiameter 4 cm maupun 6 cm. Berdasarkan hasil perhitungan diperoleh panjang bidang geser (h) untuk bambu berdiameter 4 cm dan 6 cm berturut-turut 5 cm dan 3 cm.

3. Kuat geser bambu bagian dalam sangat kecil. Oleh karena itu, dalam perhitungan

dimensi sambungan yang dirancang, nilai paling kritis adalah pada perhitungan bidang geser.

4. Sambungan dengan pasak, baut dan ring termasuk kategori produk hasil inovasi.

Inovasi bukan hanya pada detail sambungan, tetapi juga pada cara kerja (distribusi gaya) serta cara perancangan dimensi yang dapat dihitung berdasarkan besarnya gaya yang bekerja serta sifak fisik dan mekanik bambu.

6.1. Pendahuluan

Pada dasarnya kekuatan komponen merupakan bagian terpenting dalam perencanaan konstruksi rangka batang ruang, karena jika komponen tidak dapat menahan beban yang bekerja, maka hal ini berarti kegagalan pada seluruh struktur. Kekuatan komponen meliputi kekuatan batang dan kekuatan sambungan. Oleh karena itu, dalam perencanaan struktur rangka batang maka kekuatan yang harus diperhitungkan meliputi dimensi batang serta dimensi sambungan.

Dalam pemanfaatan bambu sebagai komponen pada konstruksi rangka batang ruang, maka perhitungan kekuatan harus memperhitungkan kekuatan buluh bambu berdasarkan dimensinya. Selanjutnya sambungan yang berfungsi untuk meneruskan beban juga harus direncanakan dimensinya sesuai dengan beban yang akan dipikulnya.

6.2. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk menghitung kekuatan maksimum yang dapat diterima oleh komponen dengan memperhitungkan kekuatan buluh bambu dan kekuatan sambungan. Selanjutnya hasil perhitungan teoritis dibandingkan dengan hasil penelitian empiris.

6.3. Ruang Lingkup Penelitian

Untuk perhitungan kekuatan komponen, perhitungan dibatasi pada pemanfaatan bambu tali dengan diameter 4 cm dan 6 cm dengan panjang 100 cm dan 125 cm. Selanjutnya dalam penelitian ekperimen yang dilakukan dibatas hanya pada pemakaian bambu berdiameter 4 cm dengan panjang sampel 60 cm.

6.4. Bahan dan Metode 6.4.1. Bahan dan Alat

Pada perhitungan teoritis digunakan bambu tali dengan diameter 4 cm dan 6 cm dengan panjang 100 cm dan 125 cm, sedangkan pada penelitian empiris digunakan bambu tali berdiameter 4 cm dengan panjang 60 cm.

Untuk pengujian empiris terhadap kekuatan sambungan, dibuat sampel menggunakan bambu tali berdiameter 4 cm yang berasal dari Depok, Bogor, dengan baut berdiameter 6 mm, lengkap dengan mur, ring yang terbuat pelat baja dengan tebal 2 mm serta kayu kayu meranti merah (Shorea sp.) sebagai pasak (Gambar 6.1.).

Gambar 6.1. Sampel yang diuji (gambar tampak)

Alat yang digunakan untuk pengujian kekuatan sambungan adalah Universal Testing Machine (UTM) Senstar pada Laboratorium Pengujian Bahan Bangunan Pusat Penelitian dan Pengembangan Permukiman, Departemen Pekerjaan Umum, Cileunyi, Bandung.

6.4.2. Metodologi

Kekuatan komponen ditentukan dengan menghitung beban yang dapat ditahan oleh buluh bambu serta kekuatan sambungan yang direncanakan. Beban yang dihitung adalah beban yang dapat dipikul oleh komponen rangka batang ruang, baik gaya tekan maupun gaya tarik. Kekuatan sambungan dihitung dengan analisa mekanika.

(1)Kekuatan Tarik Komponen dihitung dengan menggunakan tiga persamaan; yaitu : (a) Kekuatan tarik buluh bambu

P1 = A .

σ

tarik ……… (6.1.) dengan : P1 = Kekuatan tarik buluh bambu (kg)

A = Luas penampang (cm²)

σ

tarik = Tegangan tarik ijin bambu (kg/cm²) (b) Kekuatan tarik sambungan

P2 = π.d.h.τ ……… (6.2.) dengan P2 = Kekuatan tarik sambungan (kg)

d = Diameter dalam buluh bambu (cm) h = Panjang bidang geser (cm)

τ = tegangan geser ijin buluh bambu (kg/cm²) (c) Kekuatan tekan pasak kayu

P3 = π.(d1²-d2²). σ tk ... (6.3.) dengan P3 = Kekuatan tekan pasak kayu

σ tk = Tegangan tekan ijin kayu (kg/cm²) d1 = Diameter luar pasak (cm)

d2 = Diameter lubang pasak (cm)

Selanjutnya kuat tarik komponen yang dipergunakan adalah nilai terkecil di antara P1, P2 dan P3 berdasarkan hasil perhitungan.

Berdasarkan hasil pengujian sifat dasar bambu, diketahui bahwa kuat tarik sebesar 57 MPa, jauh lebih besar dari kuat geser yang hanya sebesar 2,5 MPa, maka dalam perhitungan kuat tarik komponen Persamaan 6.1. tidak diperhitungkan. Hal ini mengingat nilai dipilih adalah nilai yang terkecil. Oleh karena itu, dalam perhitungan kuat tarik komponen, Persamaan 6.1. dapat diabaikan.

(2) Kuat Tekan Komponen

Perhitungan kekuatan tekan komponen didasarkan pada peri laku tekuk buluh bambu, sehingga yang menjadi acuan adalah persamaan 4.12.

tk cr A P^ω σ σ = ^. ≤ , sehingga P = ω σtekan A. ... (6.4.) 6.5. Analisis

Analisis data dikelompokkan menjadi dua; yaitu (1) perhitungan analisa teoritis terhadap kekuatan tarik dan kekuatan tekan maksimum yang dapat dibebankan pada komponen dan (2) perhitungan analisa kekuatan sampel berdasarkan teori yang kemudian dibandingkan dengan kekuatan komponen berdasarkan ekperimen yang dilakukan.

Untuk analisa teoritis, bambu berdiameter 4 cm dan 6 cm digunakan baut berdiameter 6 mm dengan panjang baut maksimum diasumsikan 20 cm. Berdasarkan hal tersebut dalam perhitungan kekuatan maksimum komponen akan dibatasi dengan h (tinggi bidang geser) maksimum sebesar 10 cm.

Untuk perhitungan kekuatan sampel digunakan h = 5 cm (Gambar 6.2.), sehingga dalam analisa perhitungan selain dihitung h maksimum, dihitung juga besarnya beban yang dapat diterima komponen jika h = 5 cm dengan panjang komponen 100 cm dan diameter bambu 4 cm.

Data yang diperoleh dari hasil penelitian eksperimen dianalisa dengan statistik deskriptif sederhana yang meliputi nilai rata-rata, maksimum, minimum, standar deviasi dan koefisien variasi. Selanjutnya data kuat tekan dan kuat tarik komponen hasil penelitian dibandingkan dengan kekuatan komponen hasil perhitungan.

6.6. Hasil dan Pembahasan

Perhitungan kekuatan kekuatan komponen secara analisis dengan memperhatikan sifat fisik dan mekanik bambu (Bab 3) serta dimensi sambungan maksimum yang dapat dibuat, maka kekuatan maksimal komponen dapat dihitung. Dalam perhitungan kekuatan maksimal sampel, diasumsikan bahwa panjang baut yang tersedia 20 cm, sehingga panjang bidang geser maksimal yang dapat dibuat adalah 10 cm. Dengan memasukkan data sambungan pada Persamaan 6.2. sampai 6.4, maka diperoleh kekuatan maksimal komponen seperti terlihat pada Tabel 6.1.

Tabel 6.1. Kekuatan maksimal komponen berdasarkan perhitungan

Dimensi ^{D = 6 cm,} L = 100 cm D = 6 cm, L = 125 cm D = 4 cm, L = 100 cm D = 4 cm, L = 125 cm Sampel*) Satuan D = 6,00 6,00 4,00 4,00 4,00 cm t = 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 cm L = 100,00 125,00 100,00 125,00 60,00 cm A = 8,64 8,64 5,50 5,50 5,50 cm² I = 32,92 32,92 8,59 8,59 8,59 cm⁴ r = 1,95 1,95 1,25 1,25 1,25 cm E 8300,00 8300,00 8300,00 8300,00 8300,00 kg/cm² σtkn 127,00 127,00 127,00 127,00 127,00 kg/cm² λ 51,21 64,02 80,00 100,00 48,00 ω 1,73 1,84 1,97 2,12 1,70 P_{tekan hit}= 922,38 867,24 501,43 465,95 581,07 kg σ_trk 600 600 600 600 600 kg/cm² P_{tarik buluh} 5181,00 5181,00 3297,00 3297,00 3297,00 kg τ 25,00 25,00 25,00 25,00 25,00 kg/cm² h 10 10 10 10 5 cm P_{tarik geser} _{3925,00 3925,00} _2355,00 _2355,00 _1177,50kg t =0,5cm 5cm D =4 cm d=3cm baut φ 6mm

Gambar 6.2. Sampel yang diuji (ambar potongan)

h=5cm

Berdasarkan hasil pengujian tarik dan tekan terhadap sampel yang berupa Berdasarkan hasil pengujian tarik dan tekan terhadap sampel yang berupa komponen, diperoleh hasil yang dapat dilihat pada Tabel 6.2., sementara data lengkap hasil pengujian dapat dilihat pada Lampiran 12.

Tabel 6.2. Data pengujian kekuatan komponen

max min rata-rata n SD CV(%)

P tarik (kg) 1515 1041 1284 8 157,6 12,3

P tekan (kg) 3349 2356 2776 8 413,3 14,9

Dalam perhitungan kuat tarik komponen sampel didapat 1.177,5 kg, sementara dari hasil pengujian terhadap sampel didapat tiga buah sampel yang nilai kuat tariknya di bawah hasil perhitungan. Hal ini diduga karena kurang sempurnanya pembuatan sampel, yaitu tidak terpasangnya ring pada bagian bawah pasak kayu. Hal ini terlihat dari bentuk kerusakan seperti terlihat pada Gambar 6.3.(a). Pada kasus ini terlihat bahwa kerusakan sambungan terjadi pada hancurnya pasak kayu.

Secara umum, berdasarkan nilai rata-rata kekuatan tarik sampel sebesar 1284 kg yang berarti lebih besar dari hasil pehitungan sebesar 1.177,5 kg. Pada kelompok sampel dengan kuat tarik yang besar kerusakan sampel terjadi pada dinding bambu sebelah dalam seperti terlihat pada Gambar 6.3.(b).

Dalam perhitungan kuat tekan komponen, pada sampel diperoleh nilai kuat tekan sebesar 395 kg, sementara dari hasil pengujian diperoleh nilai rata-rata 2.776 kg dengan nilai kuat tekan minimum sebesar 2.356 kg. Hal ini berarti faktor keamanannya cukup besar.

(a) (b)

6.7. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengamatan terhadap kekuatan hasil perhitungan secara teoritis serta kekuatan hasil pengujian, maka dapat disimpulkan :

1. Nilai kuat tarik hasil perhitungan dalam penggunaan perlu diperhitungkan faktor keamanan, karena nilai yang diperoleh berdasarkan hasil pengujian sampel ada beberapa nilai yang di bawah nilai kuat tarik hasil perhitungan.

2. Nilai kuat tekan komponen hasil perhitungan teoritis cukup aman digunakan, karena jika dibandingkan dengan nilai rata-rata hasil pengujian, diperoleh faktor keamanan lebih dari 4.

3. Dalam pembuatan komponen harus dilakukan dengan teliti, mengingat kekuatan sambungan, terutama kuat tarik sangat ditentukan oleh kelengkapan detail sambungan.

7.1. Pendahuluan

Dalam konstruksi rangka batang ruang yang pada umumnya digunakan untuk rangka atap, ada banyak bentuk dan bentang yang dapat dibuat. Bentuk-bentuk itu dapat dikembangkan baik berdasarkan kebutuhan, maupun berdasarkan pada segi estetika. Bentuk rangka batang yang berbeda, maupun bentang yang berbeda akan menghasilkan besarnya gaya-gaya batang yang berbeda.

Dalam penelitian ini akan dikembangkan beberapa bentuk rangka batang ruang untuk struktur atap sederhana. Selanjutnya dengan menggunakan program analisa struktur akan dianalisa besarnya gaya-gaya aksial pada batang yang timbul. Untuk mengetahui layak tidaknya rangka batang tersebut akan diamati besarnya gaya aksial maksimum dan gaya aksial minimum. Gaya aksial maksimum pada batang merupakan gaya tarik terbesar yang bekerja pada komponen batang, sedangkan gaya aksial minimum gaya tekan maksimum.

7.2. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah untuk menjajagi kemungkinan penggunaan bambu tali dengan bentuk dan ukuran sambungan yang direncanakan untuk dimanfaatkan dalam model-model rangka ruang yang direncanakan.

Untuk mencapai tujuan tersebut, maka perlu dilakukan beberapa tahap penelitian yang bertujuan untuk:

1. Mengembangkan model-model rangka batang ruang dan menggambarkannya secara detail untuk keperluan analisa.

2. Dengan menggunakan program analisa struktur model-model tersebut dihitung besarnya gaya-gaya batang yang timbul.

3. Berdasarkan besarnya gaya tarik dan gaya tekan maksimum yang timbul pada masing-masing model, dibandingkan terhadap gaya tarik dan gaya tekan maksimum yang dapat dipikul oleh komponen.

7.3. Pengembangan Model-model Rangka Batang Ruang

Dalam penelitian ini dikembangkan empat macam model rangka batang ruang. Masing-masing model akan dianalisa untuk penggunakan dua ukuran diameter bambu yang

akan digunakan yaitu bambu berdiameter luar 4 cm dan bambu dengan diameter luar 6 cm. Hal ini berarti untuk masing-masing model dilakukan dua kali analisa.

Adapun bentuk-bentuk model rangka batang ruang yang dikembangkan:

1) ST.1 : strukur atap 3 m x 4 m dengan 4 tumpuan dan panjang komponen 1 m (Gambar 7.1.a)

2) ST.2 : struktur atap berukuran 3,75 m x 5 m dengan empat tumpuan,panjang komponen 1,25 m (Gambar 7.1.b)

3) ST.3 : struktur atap berukuran 4 m x 4 m, panjang komponen 1 m (Gambar 7.1.c.) 4) ST.4 : struktur atap 3 m x 4 m overstek dengan 9 tumpuan pada dinding tanpa kolom

dengan panjang komponen 1 m (Gambar 7.1.d.)

Gambar 7.1. Model-model rangka batang ruang

4 x 1 m 4 x 1 m A B C D Ê F G H K ^L ^M Ô P Q R S ^T a b c d e ^f ^g ^h i ^j ^k c. ST 3 l m n o p I J N U V W X Y d. ST 4 3 x1m 4 x 1m 3 x 1,25 m 4 x 1 m A B D E F G ^H I J K ^L M ^N Ô ^P T S R Q a ^b c d e f g h i j ^k l b. ST2 4 x 1 ,25 m 3 x 1 m 4 x 1 m A B ^C ^D E F G ^H I J K ^L M ^N Ô ^P T S R Q a ^b c d e f g h i j ^k l a. ST 1

7.4. Analisa Perhitungan Gaya-gaya Batang

Analisa perhitungan dilakukan dengan memasukkan sifat dasar bambu dengan menggunakan dua macam profil pipa dengan material bambu yaitu BAMBU1 untuk bambu berediameter 4 cm dan BAMBU2 untuk bambu berdiameter 6 cm dengan tebal dinding 0,5 cm (Gambar 7.2.).

Gambar 7.2. Pendefinisian profil yang digunakan

Dalam perhitungan analisa struktur diperhitungkan beban mati (berat sendiri), beban hujan dan beban pekerja serta alat. Mengingat beban hujan dan beban pekerja (termasuk alat) kemungkinan terjadi bersamaan sangat kecil, maka untuk analisa dibuat dua macam kombinasi pembebanan yaitu :

- Kombinasi 1 : beban mati dan beban hidup

- Kombinasi 2 : beban mati, beban hidup , beban angin depan - Kombinasi 3 : beban mati, beban hidup , beban angin belakang

Keempat bentuk struktur rangka batang ruang dianalisa dua kali; yaitu untuk penggunaan bambu berdiameter 4- 4,5 cm dan bambu berdiameter 6 – 6,5 cm.

7.4.1 Rangka Batang ST1 dan ST2

Rangka batang ST1 dan ST2 pada dasarnya adalah sebangun, sehingga penomor joint dan penomoran batang dapat disamakan. Dengan beban yang arah dan titik kerjanya sama maka pembahasan akan digabungkan. Dalam menganalisa rangka batang ruang ST1 dan ST2 dengan program analisa struktur, digunakan penomoran joint dan penomoran batang seperti pada Gambar 7.3. dan 7.4.

Hasil analisa struktur ST1 dengan profil BAMBU1 diperoleh hasil gaya aksial yang bekerja pada masing-masing komponen seperti terlihat pada Gambar 7.5. Warna merah menunjukkan gaya tekan (negatif) dan warna biru menunjukkan gaya tarik (positif).

Gambar 7.3. Penomoran Joint pada ST1 dan ST2 (tampak atas)

Gambar 7.4. Penomoran batang pada ST1 dan ST2 (tampak atas)

Besarnya gaya batang maksimum tekan dan maksimum tarik yang bekerja pada masing-masing komponen pada struktur rangka ST1 dan ST2 sebagai hasil perhitungan dengan program analisa struktur dapat dilihat pada Tabel 7.1. Pada tabel tersebut juga ditunjukkan nomor batang dimana gaya tekan maksimum dan gaya tarik maksimum bekerja. Secara umum gaya batang maksimum terjadi pada kasus kombinasi 2 (COMB2) yaitu pada struktur dibebani berat sendiri, beban hidup dan beban angin depan.

Tabel 7.1. Besarnya gaya maksimum pada ST1 dan ST2

Bentuk

Rangka ^Profil

Tarik Max Tekan Max

(kg) No. Batang _(kg) No. Batang ST1 ^{BAMBU 1 64,61} ^{89 & 95} ^{-178,57 8, 11, 38 & 41}

BAMBU 2 65,59 _{89 & 95} -181,47 8, 11, 38 & 41 ST2 ^{BAMBU 1 90,99} ^{89 & 95} -251,68 8, 11, 38 & 41 BAMBU 2 92,22 _{89 & 95} -255,13 8, 11, 38 & 41

Jika dibandingkan dengan nilai maksimum tarik dan maksimum tekan yang dapat dipikul komponen (Tabel 6.1.), maka struktur ST1 dan ST2 dapat dibangun dengan bambu berdiameter 4 cm. Hal ini berarti bahwa struktur ini juga dapat dibuat dengan bambu berdiamter 6 cm.

Suatu struktur yang dibebani akan mengalami deformasi, hasil analisa struktur terhadap rangka batang ruang ST1 dan ST2 dapat menunjukkan deformasi yang terjadi pada struktur, seperti dapat dilihat pada Gambar 7.6. dan nilai deformasi terbesar yang terjadi pada sumbu x (U1), sumbu y (U2) dan sumbu Z (U3) dapat dilihat pada Tabel 7.2. Tabel ini juga menunjukkan letak joint yang mengalami deformasi terbesar.

Tabel 7.2. Deformasi maksimal pada ST1 dan ST2 Bentuk

Rangka

U1 max U2 max U3 max

(m) No Joint (m) No Joint (m) No Joint

ST1B1 ^{1,8 . 10} -5 12 1,4 .10^-5 6 0 -1,8 . 10^-5 9 -1,4 .10^-5 15 -1,28.10^-4 9 &12 ST1B2 ^{1,1 . 10} -5 12 9,2 .10^-6 6 0 -1,1 . 10^-5 9 -9,2 .10^-6 15 -8,3.10^-5 9 &12 ST2B1 ^{3,1 . 10} -5 12 2,5 .10^-5 6 0 -3,1 . 10^-5 9 -2,5 .10^-5 15 -2,26.10^-4 9 &12 ST2B2 ^{2 . 10} -5 12 1,6 .10^-5 6 0 -2 . 10^-5 9 -1,6 .10^-5 15 -1,45.10^-4 9 &12

Merujuk pada Tabel 7.2., terlihat bahwa deformasi maksimal pada seluruh arah terjadi pada ST2B1, yaitu rangka batang ruang dengan panjang komponen 1,25 m yang menggunakan bambu berdiameter 4 cm; yaitu pada z dengan besar deformasi -2,26.10 -4

m atau sama dengan 0,226 mm. Hal ini berarti bahwa penurunan yang terjadi kecil.

7.4.2. Rangka Batang ST3

Rangka batang ST3 adalah rangka berbentuk bujur sangkar berukuran 4m x 4m yang disusun dari komponen bambu sepanjang 1m. Dalam menganalisa rangka batang ruang ST3 dengan program analisa struktur, digunakan penomoran joint dan penomoran batang seperti pada Gambar 7.7. dan Gambar 7.8.

Gambar 7.8. Penomoran batang ST3 (tampak atas)

Hasil analisa struktur ST3 dengan profil BAMBU1 diperoleh hasil gaya aksial yang bekerja pada masing-masing komponen seperti terlihat pada Gambar 7.9. Warna merah menunjukkan gaya tekan (negatif) dan warna biru menunjukkan gaya tarik (positif).

Gambar 7.9. Output gaya-gaya aksial batang pada ST3 (isometri)

Besarnya gaya batang maksimum tekan dan maksimum tarik yang bekerja pada masing-masing komponen pada struktur rangka ST3 sebagai hasil perhitungan dengan program analisa struktur dapat dilihat pada Tabel 7.3. Pada tabel tersebut juga ditunjukkan nomor batang dimana gaya tekan maksimum dan gaya tarik maksimum

bekerja. Secara umum gaya batang maksimum terjadi pada kasus kombinasi 2 (COMB2) yaitu pada struktur dibebani berat sendiri, beban hidup dan beban angin depan.

Tabel 7.3. Besarnya gaya maksimum pada ST3

Bentuk

Rangka ^Profil

Tarik Max Tekan Max

(kg) No. Batang _(kg) No. Batang

ST3 ^{BAMBU 1 76,24 106, 115, 118 & 127} ^-238,44 ^{50 & 55} BAMBU 2 77,47 106, 115, 118 & 127 -242,37 _{50 &55}

Jika dibandingkan dengan nilai maksimum tarik dan maksimum tekan yang dapat dipikul komponen (Tabel 6.1.), maka struktur ST3 dapat dibangun dengan bambu berdiameter 4 cm. Hal ini berarti bahwa struktur ini juga dapat dibuat dengan bambu berdiamter 6 cm.

Hasil analisa struktur terhadap rangka batang ruang ST3 dapat menunjukkan deformasi yang terjadi pada struktur, seperti dapat dilihat pada Gambar 7.10. dan nilai deformasi terbesar yang terjadi pada sumbu x (U1), sumbu y (U2) dan sumbu Z (U3) dapat dilihat pada Tabel 7.4. Tabel ini juga menunjukkan letak joint yang mengalami deformasi terbesar.

Tabel 7.4. Deformasi maksimum pada ST3 Bentuk

Rangka

U1 max U2 max U3 max

(m) No Joint (m) No Joint (m) No Joint

ST3B1 ^{1,2 . 10} -5 7 & 17 1,2 .10^-5 7 & 9 0 -1,2 . 10^-5 9 & 19 -1,2 .10^-5 17 & 19 -1,1.10^-4 13 ST3B2 ^{7,9 . 10} -6 7 & 17 7,9 .10^-6 7 & 9 0 -7,9 . 10^-6 9 & 19 -7,9.10^-6 17 & 19 -7,1.10^-5 13 Gambar 7.10. Pola deformasi rangka ST3

Merujuk pada Tabel 7.4., terlihat bahwa deformasi yang terjadi pada ST3 , yaitu dalam arah sumbu x dan sumbu y simetris, sedangkan pada sumbu z deformasi maksimal terjadi pada bagian tengah struktur yaitu joint nomor 13. Deformasi maksimal secara keseluruhan terjadi pada arah sumbu y; yaitu pada struktur rangka batang ruang yang menggunakan bambu berdiameter 4 cm dengan besar deformasi -1,1.10^-4m atau sama dengan 0,109 mm. Hal ini berarti bahwa penurunan yang terjadi kecil.

7.4.3. Rangka Batang ST4

Rangka batang ST4 pada dasarnya adalah sebangun dengan ST1. Perbedaan terletak pada tumpuannya. Pada ST1 terdapat empat tumpuan ke bawah, sementara pada ST4 terdapat 9 tumpuan pada satu bidang. Dalam menganalisa rangka batang ruang ST4 dengan program analisa struktur, digunakan penomoran joint dan penomoran batang seperti pada Gambar 7.11. dan 7.12.

Hasil analisa struktur ST4 dengan profil BAMBU1 diperoleh hasil gaya aksial yang bekerja pada masing-masing komponen seperti terlihat pada Gambar 7.13. Warna merah menunjukkan gaya tekan (negatif) dan warna biru menunjukkan gaya tarik (positif).

Gambar 7.12. Penomoran batang ST4 (tampak atas)

Gambar 7.13. Output gaya-gaya aksial batang pada ST4 (isometri)

Besarnya gaya batang maksimum tekan dan maksimum tarik yang bekerja pada masing-masing komponen pada struktur rangka ST4 sebagai hasil perhitungan dengan program analisa struktur dapat dilihat pada Tabel 7.5. Pada tabel tersebut juga ditunjukkan nomor batang dimana gaya tekan maksimum dan gaya tarik maksimum bekerja. Secara umum gaya batang maksimum terjadi pada kasus kombinasi 2 (COMB2) yaitu pada struktur dibebani berat sendiri, beban hidup dan beban angin depan.

Tabel 7.5. Besarnya gaya maksimum pada ST4 Bentuk

Rangka

Profil ^{Tarik Max} ^{Tekan Max}

(kg) No. Batang (kg) No. Batang ST4 ^{BAMBU 1 546,28} ⁵⁵ ^-867,23 ^{80 & 89}

BAMBU 2 553,58 55 -878,76 80 &89

Jika dibandingkan dengan nilai maksimum tarik dan maksimum tekan yang dapat dipikul komponen (Tabel 6.1.), maka struktur ST4 tidak dapat dibangun dengan bambu berdiameter 4 cm, karena pada beberapa batang selain pada beban maksimum besarnya tekan yang terjadi melebihi beban maksimum tekan yang dapat dipikul. Walaupun begitu struktur ini dapat dibuat dengan bambu berdiamter 6 cm.

Untuk mengatasi masalah dalam penggunaan bambu berdiameter 4 cm, maka untuk rangka ruang ST4 dirancang menggunakan campuran bambu berdiameter 6 cm dan bambu berdiameter 4 cm. Secara umum komponen dibuat dari bambu berdiameter 4 cm, bambu berdiameter 6 cm digunakan hanya pada batang yang berdasarkan hasil analisa struktur menerima beban tekan yang cukup besar. Untuk itu, bambu berdiameter 6 cm digunakan pada batang-batang nomor 80, 81, 83, 84, 85, 86, 87, 89 dan 90. Struktur gabungan (Gambar 7.14.) yang menggambarkan kombinasi penggunaan profil batang; yaitu berdiameter 4 cm dan bambu berdiameter 6 cm.

Gambar 7.14. Kombinasi penggunaan bambu berdiameter 4 cm (warna hijau) dan 6 cm (warna biru) pada ST4

Hasil analisa struktur ST4 terhadap penggunaan variasi profil, menunjukkan struktur cukup kuat untuk dapat memikul gaya-gaya batang yang timbul. Penggunaan

variasi bambu berdiameter 6 cm untuk batang yang menerima gaya tekan besar selain untuk memperkuat struktur juga dapat memberikan nilai estika lebih.

Hasil analisa struktur terhadap rangka batang ruang ST4 dapat menunjukkan deformasi yang terjadi pada struktur, seperti dapat dilihat pada Gambar 7.15. dan nilai deformasi terbesar yang terjadi pada sumbu x (U₁), sumbu y (U₂) dan sumbu Z (U₃) dapat dilihat pada Tabel 7.6. Tabel ini juga menunjukkan letak joint yang mengalami deformasi terbesar.

Dalam dokumen Pemanfaatan Buluh Bambu Tali Sebagai Komponen Pada Konstruksi Rangka Batang Ruang (Halaman 84-125)