BAB IV PERENCANAAN STRUKTUR KUDA KUDA RA

(1)

Setelah data-data profil baja dan beberapa peraturan sudah terkumpulkan, selanjutnya merencanakan gording dan rangka atap kuda-kuda dengan menentukan beban pertitik tumpu setiap beban mati, beban pekerja dan beban angin terhadap 3 jenis tipe kuda-kuda tersebut. Lalu men-desain dengan cara meng-input data-data yang sudah didapat termasuk beban-beban yang sudah diperhitungkan sebelumnya ke SAP 2000 dari ketiga tipe kuda-kuda tersebut. SAP 2000 meng-output data-data jenis kuda-kuda yang paling efektif, tipe yang efektif di rencanakan sambungannya dan berikut adalah perencanaannya :

4.1 Rangka Kuda-kuda Tipe A 4.1.1 Data-data Perencanaan Panjang Bentang (L) : 18 Meter Sudut Kemiringan (α) : 30° Jarak kuda-kuda (λ) : 5 Meter Jenis Baja : BJ 37

E Baja (SNI) : 200000 MPa

Penutup Atap : 7 mm Metal Deck = 7 Kg/m2

Beban Pekerja (P) : 100 Kg Beban Air Hujan (R) : 20.7846 Kg Beban Angin (W) : 35 Kg/m2

Jarak Gording (a) : 1.29904 Meter

(2)

A

Gambar 4.1 Perencanaan Struktur Rangka Kuda-kuda Tipe A

1) Panjang Batang

Batang Atas : 1,2,3,4,5,6 = _{cos 30}3 =_{3.464102 Meter}

Batang Bawah : 7,8,9,10,11,12 = 18

6 =3 Meter

Batang Vertikal : 13,21 = 3 x Tan 30° = 1.732051 Meter : 15,19 = 6 x Tan 30° = 3.4641

: 17 = 9 x Tan 30° = 5.196152 Meter Batang Diagonal : 14,20 = √(1.7320512 _{+ 3}2_{) = 3.4641 Meter}

: 16,18 = √(3.46412_{+ 3}2_{) = 4.58258 Meter}

2) Tabel Panjang Batang

Tabel 4.1 Panjang Batang Rangka Kuda-kuda Tipe A No

1 3.464101618 8 3 15 3.4641

2 3.464101618 9 3 16 4.58258

3 3.464101618 10 3 17 5.19615

4 3.464101618 11 3 18 4.58258

5 3.464101618 12 3 19 3.4641

6 3.464101618 13 1.73205 20 3.4641

(3)

4.1.3 Perencanaan Gording

4.1.3.1 Perencanaan Dimensi Gording Dicoba Gording INP.30 (Lampiran 2.4). Data Profil :

F = 69.1 cm2

G = 54.2 Kg/m Ix = 9800 cm4

Iy = 451 cm4

Wx = 653 cm3

Wy = 72.2 cm3

Perencanaan gording dapat dilihat pada Lampiran 4.1

4.1.3.2 Momen Pada Gording a. Akibat Beban Mati

qy

q

qx

qy = q cos α

= 69.622593 * cos 30° = 60.294934 Kg/m qx = q sin α

= 69.622593 * sin 30° = 34.8113 Kg/m Mqy = 1/8 * qy * λ2

= 1/8 * 60.294934 * 52

(4)

= 1/8 * 34.8113 * 52

= 108.785 Kg.m

b. Akibat Beban Pekerja

py

q

px

py = P * cos α = 100 * cos 30° = 86.602540 Kg/m px = P * sin α

= 100 * sin 30° = 17.5 Kg/m Mpy = 1/4 * py * λ

= ¼ * 86.602540 * 5 = 108.253175 Kg.m Mpx = 1/4 * px * λ

(5)

c. Akibat Beban Angin

Angin tekan (termasuk beban mati → Wy)

wy

q

wx

Wy = W = 9.09327 Kg/m Wx = 0

Mwy = 1/8 * Wy * λ2

= 1/8 * 9.09327 * 52

= 28.41646 Kg.m Mwx = 0

Angin Hisap

w'y

q

w'x

Wy’ = W’ = -18.187 Kg/m Wx’ = 0

Mwy’ = 1/8 * Wy’ * λ2

= 1/8 * -18.187 * 52

(6)

4.1.4 Perhitungan Rangka Kuda-kuda 4.1.4.1 Perhitungan Kuda-kuda

Berat sendiri kuda-kuda = 2 + 0.66 L = 2 + 0,66 (18) = 13.88Kg/m²

Beban total = (L.T)/2 x Berat sendiri kuda-kuda = (18 x 5,1961524)/2 x 13.88 = 649.103 Kg

Berat sendiri gording = 54.2 Kg/m² Jumlah gording = 16 Buah Batang atas kuda-kuda = 20.7844 Meter

Pembebanan pada beban mati dilakukan di SAP 2000 untuk berat sendiri atap dan beban sendiri gording dikalikan 1 seperti pada Gambar 4.2 berikut :

Gambar 4.2 Define Load Pattern

(7)

4.1.4.2 Menentukan Beban Pekerja Beban Pekerja = 100 Kg

A P1=50 Kg

P2=100 Kg

P3=100 Kg P5=100 Kg

P6=100 Kg

P7=50 Kg

3 m 3 m 3 m 3 m 3 m 3 m

Gambar 4.3 Beban Pekerja Pada Rangka Kuda-kuda Tipe A

4.1.4.3 Menentukan Beban Angin

W = 35 Kg

Koefisien Angin Tekan (c) = 0.5 Koefisien Angin Hisap (c’) = -0.4

Tiap titik simpul tengah menerima beban, yaitu : a. Angin Tekan

W = λ x Panjang 1 batang atas x c x W = 5 x 3,461 x 0,5 x 35

= 303,1088 Kg = 3,03109 kN b. Angin Hisap

W’ = λ x Panjang 1 batang atas x c’ x W = 5 x 1,29904 x -0,4 x 35

= -242,48711 Kg = -2,42487 kN Tiap titik simpul menerima beban, yaitu :

a. Tepi Bawah (dititik A) = W/2

(8)

b. Tepi Bawah (dititik B) = W’/2

= -90.9326675/2

= -121,24 Kg = -1,21244 kN

Angin Kiri

A

Gambar 4.4 Beban Angin Kiri Pada Rangka Kuda-kuda Tipe A Angin Kanan

A

(9)

4.2 Rangka Kuda-kuda Tipe B 4.2.1 Data-data Perencanaan Panjang Bentang (L) : 18 Meter Sudut Kemiringan (α) : 30° Jarak kuda-kuda (λ) : 5 Meter Jenis Baja : BJ 37

Jarak Gording (a) : 1.3848 Meter

4.2.2 Geometri Struktur

1

(10)

Tabel Panjang Batang

Tabel 4.2 Panjang Batang Rangka Kuda-kuda Tipe B

No

. Panjang(Meter) No. Panjang(Meter) No. Panjang(Meter) No. Panjang(Meter)

1 3.462 9 3.4806 17 3.4685 25 3.466

2 3.462 10 3.4927 18 3.4768 26 3.466

3 3.462 11 3.4765 19 3.4725 27 3.466

4 3.462 12 3.4847 20 3.4747 28 3.466

5 3.462 13 3.4725 21 3.4765 29 3.466

6 3.462 14 3.4768 22 3.4927

7 3.462 15 3.4685 23 3.4608

8 3.462 16 3.4688 24 3.466

4.2.3.1 Perencanaan Dimensi Gording Dicoba Gording INP.30 (Lampiran 2.4) Data Profil :

F = 69.1 cm2

G = 54.4 Kg/m Ix = 9800 cm4

Iy = 451 cm4

Wx = 653 cm3

Wy = 72.2 cm3

(11)

qy

q

qx

qy = q cos α

= 70.28296 cos 30° = 60.8668288 Kg/m qx = q sin α

= 70.28296 sin 30° = 35.1415 Kg/m Mqy = 1/8 x qy x λ²

= 1/8 x 60.8668288 x 5² = 190.20884 Kg.m Mqx = 1/8 x qx x λ²

= 1/8 x 35.1415 x 5² = 109.817 Kg.m b. Akibat Beban Pekerja

py

q

(12)

Py = P x cos α = 100 x cos 30° = 86.6025403 Kg/m Px = P x sin α

= 100 x sin 30° = 17.5 Kg/m Mpy = 1/4 x py x λ

= 1/4 x 86.6025403 x 5 = 108.253175 Kg.m Mpx = 1/4 x px x λ

= 1/4 x 17.5 x 5 = 21.875 Kg.m

wy

q

wx

Angin Tekan (Termasuk Beban Mati → Wy) Wy = W = 9.6936 Kg/m

Wx = 0

Mwy = 1/8 * Wy * λ² = 1/8 * 9.6936 *5² = -60.585 Kg.m

(13)

w'y

q

w'x

Angin Hisap

Wy’ = W’ = -19.387 Kg/m

Wx’ = 0

Mwy’ = 1/8 * wy' * λ² = 1/8 * -19.387 * 5² = -60.585 Kg.m Mwx’ = 0

Berat sendiri kuda-kuda = 2 + 0.66 L = 13.88 Kg/m²

Berat total = (L*T/2)*Berat Sendiri Kuda-kuda = 433.32 Kg

Berat sendiri gording = 54.2 Kg/m² Jumlah gording = 20 buah

Berat atap = 7 Kg/m²

Batang atas kuda-kuda = 27.696 Meter

(14)

Sumber : SAP 2000

4.2.4.2 Menentukan Beban Pekerja (P) Beban pekerja = 100 Kg = 1 kN P1=0.5 kN

P2=1 kN

Gambar 4.8 Beban Pekerja Rangka Kuda-kuda Tipe B

W = 35 Kg

Koefisien angin tekan (c) = 0.5 Koefisien Angin Hisap (c’) = -0.4

(15)

a. Angin Tekan

w = λ * Panjang 1 batang atas * c * W = 302,925 Kg = 3,02925 kN

b. Angin Hisap

w’ = λ * Panjang 1 batang atas * c' * W = -242,34 Kg = -2,4234 kN

Tiap titik simpul menerima beban, yaitu : a. Tepi bawah (dititik A) = w/2

Angin Kiri

1

P1=1,51463 kN P2=3,02925 kN

P13=3,02925 kN

P4=3,02925 kN

P5=1,51463 kN P6= -1,2117 kN

P7=-2,4234 kN

P8=-2,4234 kN

  -2,4234 kN

P10= -1,2117 kN

(16)

1

P1=-1,2117 kN

P5=-1,2117 kN

P2=-2,4234 kN

P3=-2,4234 kN

P4=-2,4234 kN

P6=1,51463 kN

P10=1,51463 kN P7=3,02925 kN

P8=3,02925 kN

P9=3,02925 kN

Gambar 4.10 Beban Angin Kanan Rangka Kuda-kuda Tipe B

4.3 Rangka Kuda-kuda Tipe C 4.3.1 Data-Data Perencanaan Panjang Bentang (L) : 18 Meter Sudut Kemiringan (α) : 30° Jarak kuda-kuda (λ) : 5 Meter Jenis Baja : BJ 37

(17)

4.3.2 Geometri Struktur

Gambar 4.11 Perencanaan Struktur Rangka Kuda-kuda Tipe C

1) Panjang Batang

Batang Atas : 1,2,3,4,5,6 = _{cos 30}3 =3,4678 Meter

Batang Bawah : 7,8,9,10,11,12 = 18₆ =3,1235 Meter

Batang Vertikal : 13,21 = 3 x Tan 30° = 0,8697Meter : 15,19 = 6 x Tan 30° = 1,7395 : 17 = 9 x Tan 30° = 2,6092Meter Batang Diagonal : 14,20 = √(1.7320512 _{+ 3}2_{) = 3Meter}

: 16,18 = √(3.46412_{+ 3}2_{) = 3,1235 Meter}

2) Tabel Panjang Batang

Tabel 4.3 Panjang Batang Rangka Kuda-kuda Tipe C No

1 _3.4678 8 _3.1235 15 1.7395

2 _3.4678 9 _3.1235 16 3.1235

3 3.4678 10 3.1235 17 2.6092

4 3.4678 11 3.1235 18 3.1235

5 _3.4678 12 3.1235 19 1.7395

6 _3.4678 13 0.8697 20 3.0000

(18)

4.3.3.1 Perencanaan Dimensi Gording Dicoba Gording INP.30 (Lampiran 2.4) Data Profil :

F = 69.1 cm2

G = 54.2 Kg/m Ix = 9800 cm4

Iy = 451 cm4

Wx = 653 cm3

Wy = 72.2 cm3

Perencanaan gording dapat dilihat pada Lampiran 4.3.

qy

q

qx

qy = q cos α

= 69.623273* cos 30° = 60,30418288 Kg/m qx = q sin α

= 69.623273 * sin 30° = 34,8166 Kg/m Mqy = 1/8 * qy * λ2

(19)

= 108.802 Kg.m b. Akibat Beban Pekerja

py

q

px

py = P * cos α = 100 * cos 30° = 86.602540 Kg/m px = P * sin α

= 100 * sin 30° = 17.5 Kg/m Mpy = 1/4 * py * λ

= 108.253175 Kg.m Mpx = 1/4 * px * λ

= 21.875 Kg.m

Angin tekan (termasuk beban mati → Wy)

wy

q

wx

(20)

= 28.4468 Kg.m Mwx = 0

Angin Hisap

w'y

q

w'x

Wy’ = W’ = -18.206 Kg/m Wx’ = 0

Mwy’ = 1/8 * Wy’ * λ2

= -56.8936 Kg.m Mwx’ = 0

Berat Sendiri Kuda-kuda = 2 + 0.66 L = 13.88 Kg/m2

Berat Total = L×T

2 ×Berat Sendiri Kuda-kuda = 325.94 Kg/m2

Jumlah Gording = 16 Buah

Berat Atap = 7 Kg/m2

(21)

Pembebanan pada beban mati dilakukan di SAP 2000 untuk berat sendiri atap dan beban sendiri gording dikalikan 1 seperti pada Gambar 4.12 berikut :

Sumber : SAP 2000

4.3.4.2 Menentukan Beban Pekerja Beban Pekerja = 100 Kg = 1 kN

P2=1 kN

P1=0.5 kN

P3=1 kN

P4=1 kN

P5=1 kN

P6=1 kN

P7=0.5 kN

A B

Gambar 4.13 Beban Pekerja Rangka Kuda-kuda Tipe C

W = 35 Kg

(22)

a. Angin Tekan

w = λ * Panjang 1 Batang * c * W = 303,4325 Kg = 3,03433 kN b. Angin Hisap

w' = λ * Panjang 1 Batang * c' * W = -242,746 Kg = -2,4275 kN

Tiap titik simpul menerima beban, yaitu : a. Tepi bawah (dititik A) = w/2

= 151,72 Kg = 1,51716 kN b. Tepi bawah (dititik B) = w’/2

= -121,37 Kg = -1,2137 kN

Angin Kiri

A B P1=1.51716 kN

P2= 3.03433 kN

P3= 3.03433 kN

P4=1.51716 kN _{P5= -1.2137 kN}

P8= -1.2137 kN P7= -2.4275 kN

P6= -2.4275 kN

(23)

Angin Kanan P1= -1.2137 kN

P4= -1.2137 kN

P2= -2.4275 kN

P3= -2.4275 kN

P5= 1.51716 kN

P8= 1.51716 kN P6= 3.03433 kN

P7= 3.03433 kN

Gambar 4.15 Beban Angin Kanan Rangka Kuda-kuda Tipe C

4.4 Pola Pembebanan

Sesuai dengan kombinasi pembebanan yang dibahas dalam Bab II

sebelumnya, Beban-beban yang di-input ke SAP 2000 yang diterapkan pada kuda-kuda dapat dilihat pada sub bab 4.1, 4.2, dan 4.3 sedangkan ilustrasinya akan diperlihatkan pada gambar berikut ini :

(24)

Gambar 4.18 Beban Angin Kanan pada Tipe A

Gambar 4.19 Beban Sendiri Kuda-kuda pada Tipe A

(25)

Gambar 4.21 Beban Angin Kiri pada Tipe B

Gambar 4.22 Beban Angin Kanan pada Tipe B

(26)

Gambar 4.24 Beban Hidup (Pekerja) pada Tipe C

Gambar 4.25 Beban Angin Kiri pada Tipe C

(27)

Gambar 4.27 Beban Sendiri Kuda-kuda pada Tipe C

4.5 Analisa Gaya Batang

Analisis struktur utama bangunan kuda-kuda gudang ini dilakukan dengan menggunakan program structural SAP 2000 v.14 dengan hasil Beban Aksial Tipe A dapat dilihat pada Gambar 4.28, Gambar 4.29, Gambar 4.30, Gambar 4.31, Gambar 4.32, Gambar 4.33, hasil Beban Aksial Tipe B dapat dilihat pada Gambar 4.34, Gambar 4.35, Gambar 4.36, Gambar 4.37, Gambar 4.38, Gambar 4.39, hasil Beban Aksial Tipe C dapat dilihat pada Gambar 4.40, Gambar 4.41, Gambar 4.42, Gambar 4.43, Gambar 4.44, Gambar 4.45 dan hasil perbandingan output dari 3 tipe rencana dapat dilihat pada Tabel 4.6 Beban Aksial Pada Tipe A, Tabel 4.7 Beban Aksial Pada Tipe B, dan Tabel 4.8 Beban Aksial Pada Tipe C.

(28)

Gambar 4.29 Beban Kombinasi 2 pada Tipe A

(29)

(30)

Gambar 4.35 Beban Kombinasi 2 pada Tipe B

(31)

Gambar 4.39 Beban Kombiasi 6 pada Tipe B

(32)

Gambar 4.41 Beban Kombinasi 2 pada Tipe C

(33)

Tabel 4.4 Beban Aksial Pada Tipe A Batang

1

Batang

2 Batang 3

Batang 4

Batang

5 Batang 6 Kombinas

i 1 -28.64 -23.878 -18.276 -18.276 -23.878 -28.64 Kombinas

i 2 -33.848 -27.906 -21.245 -21.245 -27.906 -33.848 Kombinas

i 3 -31.206 -25.792 -19.66 -19.66 -25.792 -31.206 Kombinas

i 4 -32.348 -26.706 -20.345 -20.345 -26.706 -32.348 Kombinas

i 5 -27.049 -22.467 -17.165 -17.165 -22.467 -27.049 Kombinas

i 6 -18.412 -15.35 -11.749 -11.749 -15.35 -18.412

Batang

7 Batang8 Batang 9 Batang10 Batang11 Batang 12 Kombinas

(34)

i 2 29.093 29.093 23.947 23.947 29.093 29.093 Kombinas

i 3 26.805 26.805 22.117 22.117 26.805 26.805 Kombinas

i 4 27.794 27.794 22.908 22.908 27.794 27.794 Kombinas

i 5 23.205 23.205 19.237 19.237 23.205 23.205 Kombinas

i 6 15.78 15.780 13.129 13.129 15.780 15.780

(35)

Kombinasi Kombinasi

(36)

2 -9.243 Kombinasi

3 -8.544

Kombinasi

4 -8.846

Kombinasi

5 -7.444

Kombinasi

(37)

Kombinasi

Catatan : Mark kuning adalah beban aksial paling besar.

Tabel 4.5 Beban Aksial Pada Tipe B Batang

22.492 -25.503 -25.503

-22.492 -13.345 Kombinas

i 2 -15.030

-25.721 -29.243 -29.243

-25.721 -15.030 Kombinas

i 3 -13.753

-23.695 -26.971 -26.971

-23.695 -13.753 Kombinas

i 4 -12.845 21.864- -24.835 -24.835 21.864- -12.845 Kombinas

i 5 -12.432 21.032- -23.864 -23.864 21.032- -12.432 Kombinas

i 6 -8.579

-14.459 -16.395 -16.395

(38)

8

Batang 12 Kombinas

(39)

13

Batang 14

Batang 15

Batang 16 Kombinas

i 1 -6.604 3.263 23.250

Kombinas

i 2 -8.476 3.737 25.421

Kombinas

i 3 -7.740 3.491 23.645

Kombinas

i 4 -6.826 3.186 22.121

Kombinas

i 5 -6.411 3.047 21.429

Kombinas

i 6 -4.246 2.097 14.947

(40)

(41)

(42)

24

Batang 25 Batang 26 Batang 27 Batang 28 Kombinas

i 1 13.404 22.492 22.492 13.404

Kombinas

i 2 15.096 25.721 25.721 15.096

Kombinas

i 3 13.813 23.695 23.695 13.813

Kombinas

i 4 12.902 21.864 21.864 12.902

Kombinas

i 5 12.487 21.032 21.032 12.487

Kombinas

i 6 8.617 14.459 14.459 8.617

Batang 29 Kombinas

(43)

Tabel 4.6 Beban Aksial Pada Tipe C Batang

i 1 -49.708 -40.855 -30.997 -30.997 -40.855 -49.708 Kombinas

i 2 -61.144 -49.85 -37.692 -37.692 -49.85 -61.144 Kombinas

i 3 -55.877 -45.636 -34.532 -34.532 -45.636 -55.877 Kombinas

i 4 -50.18 -41.078 -31.113 -31.113 -41.078 -50.18 Kombinas

i 5 -47.591 -39.006 -29.559 -29.559 -39.006 -47.591 Kombinas

i 6 -31.955 -26.264 -19.927 -19.927 -26.264 -31.955

Batang

i 1 44.653 44.654 36.68 36.68 44.654 44.653

Kombinas

i 2 54.971 54.972 44.799 44.799 54.972 54.971 Kombinas

i 3 50.227 50.228 41.003 41.003 50.228 50.227 Kombinas

i 4 45.096 45.096 36.897 36.897 45.096 45.096 Kombinas

i 5 42.763 42.764 35.031 35.031 42.764 42.763 Kombinas

i 6 28.706 28.706 23.58 23.58 28.706 28.706

(44)

(45)

Batang

(46)

Kombinas

i 1 -7.658

Kombinas

i 2 -9.77

Kombinas

i 3 -8.859

Kombinas

i 4 -7.874

Kombinas

i 5 -7.426

Kombinas

i 6 -4.923

Batang 21 Kombinas

i 1 2.092

Kombinas

i 2 1.793

Kombinas

i 3 1.793

Kombinas

i 4 1.793

Kombinas

i 5 1.793

Kombinas

i 6 1.345

Catatan : Mark kuning adalah beban aksial paling besar

(47)

(48)

(49)

Gambar 4.48 Masses and Weights Tipe C

Selain perbandingan hasil beban sebelumnya, hasil analisa total beban aksial juga diperhitungkan untuk menentukan tipe efisien. Hasil analisa total beban aksial terbesar pada Tipe A adalah 401.118 kN, pada Tipe B adalah 338.702 kN dan pada Tipe C adalah 697.269 sehingga didapat Hasil analisa yang paling efisien dari 3 tipe kuda-kuda tersebut adalah Tipe B dengan pemodelan kuda-kuda Tipe B dapat Gambar 4.49 dan Gambar 4.50 berikut :

1

(50)

Gambar 4.50 Pemodelan 3D Kuda-Kuda Baja Paling Efektif di SAP 2000

4.6 Hasil Desain

(51)