SKRIPSI DESAIN BRACKET PADA STRUKTUR KANTILEVER

(1)

SKRIPSI

DESAIN BRACKET PADA STRUKTUR KANTILEVER

Diajukan sebagai syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

Departemen Teknik Kelautan Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin

Disusun Oleh : MUH. FAISAL SYAM

D32112263

DEPARTEMEN TEKNIK KELAUTAN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN GOWA

(2)

(3)

(4)

ABSTRAK

Muh. Faisal Syam, Desain Bracket Pada Struktur Kantilever (dibimbing oleh Ashury dan Muhammad Zubair Muis Alie).

Dalam proses pembuatan kapal, diperlukan sistem perancangan konstruksi yang aman serta bentuk dan desain yang baik. Salah satunya struktur kantilever pada kapal, dimana struktur kantilever dapat terjadi defleksi yang lebih besar sehingga didesainkan bracket untuk mengurangi defleksi yang diterima struktur kantilever. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan desain bracket yang ideal untuk struktur kantilever dan mengetahui pengaruh bracket yang telah didesain pada struktur kantilever. Penelitian diawali dengan pengumpulan data berupa data struktur kantilever. Dari data yang diperoleh kemudian dianalisa dan didesainkan

bracket dengan memvariasikan dimensi dan ketebalan bracket untuk mendapatkan

dimensi bracket yang ideal dan mengetahui pengaruh bracket yang telah didesain. Hasil penelitian menunjukkan bahwa struktur kantilever tanpa bracket tidak dapat digunakan karena nilai defleksi dan tegangan yang diterima melebihi batas defleksi ijin dan tegangan ijin. Ada 7 model bracket yang telah didesain dimana

bracket model dengan dimensi 175x300 dianggap ideal untuk struktur kantilever

karena nilai defleksi dan tegangan yang diterima tidak melebihi batas defleksi ijin dan tegangan ijin.

(5)

ABSTRACT

Muh. Faisal Syam. Bracket Design on Cantilever Structure (supervised by Ashury and Muhammad Zubair Muis Alie).

In the shipbuilding process, it necessary to design a safe construction system, the form and good design. One of them is cantilevered structure on the ship, where the cantilever structure can occur a greater deflection, so the bracket is designed to reduce the deflection which happen in the cantilever structure. The purpose of this research is to get the ideal bracket design for cantilever structure and to know the effect of bracket that has been designed on cantilever structure. This research begins with data collection in the form of cantilever structure data. From the data collected and then analyzed and designed bracket by dimensional variation and thickness of the bracket to get the ideal dimension and to know the impact of the bracket that has been designed. The results show that cantilevered structures without bracket can’t be used because the deflection value and the received stress exceed the permit deflection limit and the permit stress. There are 7 models of bracket that have been designed where the bracket with the 7th model with size 175x300 dimensions is considered ideal for cantilever structures because the deflection value and the received stress do not exceed the limit of permit deflection and permit stress.

(6)

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT, atas limpahan rahmat dan nikmat berupa nikmat kesehatan jasmani dan rohani yang diberikan kepada penulis, sehingga mampu menyelesaikan tugas akhir ini sesuai yang diharapkan. Shalawat serta salam kepada Baginda Rasulullah Muhammad SAW, sahabat, keluarga, serta para pengikutnya.

Penulisan skripsi ini bertujuan untuk memenuhi syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kelautan, Fakultas Teknik, Universitas Hasanuddin.

Dalam proses penyusunan sampai dengan terselesaikannya skripsi yang berjudul “Desain Bracket Pada Struktur Kantilever” penulis sangat terbantu oleh banyak pihak, maka dari itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Ayahanda (Syamsuddin) dan Ibunda (Farida) tercinta selaku orang tua atas dukungan dan doa yang tak henti-hentinya selalu diberikan kepada penulis. Terima kasih juga telah mendidik, merawat dan membesarkan hingga kini dengan penuh kasih sayang.

2. Bapak Dr. Taufiqur Rachman, ST., MT selaku ketua Departemen Teknik Kelautan Universitas Hasanuddin.

3. Bapak Ashury, ST., MT dan Bapak Muhammad Zubair Muis Alie, ST., MT., Ph.D selaku pembimbing I dan pembimbing II yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan dan pengarahan mulai dari awal penelitian hingga terselesaikannya penulisan skripsi ini.

(7)

4. Bapak Sabaruddin Rahman, ST., MT., Ph.D selaku penasehat akademik (PA) selama menjadi mahasiswa Teknik Kelautan.

5. Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmu serta pengalamannya selama dalam proses perkuliahan.

6. Staf Departemen Teknik Kelautan yang telah membantu segala aktivitas administrasi selama perkuliahan.

7. Kanda Samuel Izaak Latumahina yang telah membantu selama proses pengerjaan hasil skripsi ini.

8. Teman-teman Mahasiswa khususnya Teknik Kelautan 2012 dan GIRDER Crew yang selalu memberi motivasi dan dukungannya serta waktu yang telah kita lalui bersama dalam suka dan duka. Tak lupa pula penulis sampaikan banyak terima kasih kepada kanda-kanda senior dan dinda-dinda Junior atas motivasi dan dukungannya.

9. Semua pihak yang telah membantu selama menempuh pendidikan di kampus Universitas Hasanuddin.

Penulis menyadari dalam penulisan skripsi ini masih terdapat beberapa kekurangan, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun.

Gowa, Oktober 2017

(8)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN ... ii

LEMBAR PENGESAHAN KOMISI PENGUJI ... iii

ABSTRAK ... iv

ABSTRACT ... v

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR NOTASI ... x

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GAMBAR... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan Penelitian ... 2 1.4 Batasan Masalah ... 2 1.5 Manfaat Penelitian ... 3 1.6 Sistematika Penulisan... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Struktur Kantilever ... 5

2.2 Konstruksi Kantilever Pada Kapal ... 6

(9)

2.5 Jenis Pembebanan ... 9

2.6 Parameter Struktur ... 10

2.7 Defleksi ... 10

2.8 Tegangan (Stress) ... 11

2.9 Regangan (Strain) ... 12

2.7 Kurva Tegangan Regangan ... 13

2.8 Gambaran Umum ANSYS ... 15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 16

3.1 Jenis Penelitian ... 16

3.2 Waktu dan Lokasi Penelitian ... 16

3.3 Penyajian Data... 16

3.4 Analisis Data ... 18

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 23

4.1 Perhitungan Beban Struktur Kantilever ... 23

4.2 Hasil Analisis Struktur Kantilever Tanpa Bracket ... 24

4.3 Hasil Analisis Struktur Kantilever Menggunakan Bracket ... 29

4.4 Pembahasan ... 48 BAB V PENUTUP ... 51 5.1 Kesimpulan ... 51 5.2 Saran ... 51 DAFTAR PUSTAKA ... 53 LAMPIRAN

(10)

DAFTAR NOTASI

Notasi Keterangan Satuan

∆ijin Defleksi Ijin mm

L Panjang Bentang mm

σ Tegangan N/mm2

F Gaya N

A Luas Penampang mm2

σijin Tegangan Ijin N/mm

2 ε Regangan E Modulus Elastis N/mm2 ∆L Jumlah Luasan m2 L1 Luas 1 m 2 L2 Luas 2 m 2 q Beban Merata N/mm ∆str Defleksi Struktur mm σ str Tegangan Struktur N/mm 2

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hubungan tegangan-regangan struktur kantilever tanpa bracket ... 27

Tabel 4.2 Kontrol nilai struktur kantilever tanpa bracket ... 29

Tabel 4.3 Desain bracket ... 29

Tabel 4.4 Defleksi yang diterima setiap model ... 32

Tabel 4.5 Tegangan yang diterima setiap model ... 33

Tabel 4.6 Kontrol nilai model 1 ... 34

Tabel 4.13 Hubungan tegangan-regangan struktur kantilever menggunakan Bracket ... 37

(12)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur kantilever ... 5

Gambar 2.2 Struktur kantilever satu sisi ... 7

Gambar 2.3 Struktur kantilever dua sisi ... 8

Gambar 2.4 Kurva tegangan-regangan baja structural ... 13

Gambar 3.1 Struktur kantilever pada navigation deck... 17

Gambar 3.2 Diagram alur penelitian ... 22

Gambar 4.1 Struktur kantilever menggunakan profil L ... 23

Gambar 4.2 Defleksi pada struktur kantilever tanpa bracket ... 25

Gambar 4.3 Tegangan struktur kantilever tanpa bracket ... 26

Gambar 4.4 Grafik tegangan regangan struktur kantilever tanpa bracket ... 28

Gambar 4.5 Posisi dan bentuk desain bracket model 1 ... 30

Gambar 4.10 Posisi dan bentuk desain bracket model 6... 31

Gambar 4.11 Posisi dan bentuk desain bracket model 7... 32

Gambar 4.12 Grafik tegangan-regangan struktur kantilever menggunakan bracket model 1 ... 41

Gambar 4.13 Grafik tegangan-regangan struktur kantilever menggunakan bracket model 2 ... 42

(13)

Gambar 4.14 Grafik tegangan-regangan struktur kantilever menggunakan bracket model 3 ... 43 Gambar 4.15 Grafik tegangan-regangan struktur kantilever menggunakan bracket

model 4 ... 44 Gambar 4.16 Grafik tegangan-regangan struktur kantilever menggunakan bracket

(14)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kapal adalah moda transportasi laut yang berfungsi untuk mengangkut penumpang dan barang dari suatu pulau ke pulau lainnya. Dalam perkembangannya saat ini, kapal merupakan transportasi utama dalam mendistribusikan barang dan penumpang. Maka dari itu sebuah kapal harus dirancang sebaik mungkin sebelum digunakan untuk berlayar.

Dalam proses pembuatan kapal, diperlukan sistem perancangan konstruksi yang aman serta bentuk dan desain yang baik. Hal ini disebabkan agar pada saat berlayar kapal dapat tetap stabil dan aman hingga sampai ke pelabuhan. Oleh karena itu, konstruksi pada kapal harus dibuat kokoh dan kuat sehingga dapat menahan gaya yang dialami pada saat berlayar.

Pada kapal, terdapat beberapa konstruksi, salah satunya konstruksi kantilever. Konstruksi kantilever adalah jenis konstruksi yang dapat menggantikan fungsi tiang (pillar). Dengan menggunakan konstruksi kantilever ruangan yang ada pada kapal dapat semakin luas, sehingga kapal dapat memuat muatan lebih banyak.

Namun, perlu diketahui pada struktur kantilever dapat terjadi defleksi yang lebih besar. Jika semakin besar defleksi yang terjadi maka semakin besar pula perkuatan struktur yang harus dilakukan guna mendukung struktur kantilever tersebut. Salah satu perkuatan yang dapat dilakukan adalah dengan menggunakan

(15)

bracket. Dimana, bracket berfungsi untuk menguatkan sambungan antara dua

elemen pada sebuah konstruksi.

Berdasarkan hal tersebut, penulis menelitinya sebagai bahan penelitian dengan judul ”Desain Bracket pada Struktur Kantilever”.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan permasalahan yang telah dijelaskan pada latar belakang maka diangkat studi kasus untuk melakukan analisa dengan rumusan masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana desain bracket yang ideal untuk struktur kantilever pada sebuah kapal?

2. Bagaimana pengaruh bracket yang telah di desain terhadap pengaruh beban

pressure?

1.3 Tujuan Penelitian

Merujuk pada permasalahan yang telah disampaikan sebelumnya, maka tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah:

1. Mendapatkan desain bracket yang ideal untuk struktur kantilever.

2. Mengetahui pengaruh bracket yang telah di desain pada struktur kantilever.

1.4 Batasan Masalah

Agar kajian lebih fokus pada inti permasalahan maka dalam studi ini dilakukan pembatasan masalah, yaitu:

(16)

2. Material bracket menggunakan baja ASTM A36.

3. Analisis struktur menggunakan metode elemen hingga dengan aplikasi ANSYS.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian tugas akhir ini adalah sebagai dasar dalam menganalisis dimensi bracket yang ideal pada struktur kantilever serta diharapkan dapat memberikan referensi dalam menganalisis bracket menggunakan aplikasi ANSYS dan mengembangkan wawasan keilmuan tentang pengaruh bracket pada struktur kantilever.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika yang digunakan dalam penulisan skripsi ini meliputi bab-bab sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi tentang latar belakang permasalahan yang mendasari penulis dalam melakukan penelitian. Selain itu berisi juga mengenai perumusan masalah yang akan dianalisis, batasan masalah yang digunakan, tujuan dan manfaat dari penelitian serta sistematika penulisan skripsi.

BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini berisi tentang dasar teori dari penelitian ini yang mendukung permasalahan yang dihadapi seperti materi mengenai bracket, struktur kantilever, konstruksi kantilever pada kapal, macam-macam bentuk

(17)

struktur kantilever, defleksi, tegangan, kurva tegangan regangan dan gambaran umum ANSYS yang digunakan dalam penelitian.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Bab ini berisi jenis penelitian, waktu dan lokasi penelitian, penyajian data, analisa data dilakukan studi literatur terkait dengan desain bracket pada struktur kantilever, analisa defleksi dan tegangan yang terjadi pada struktur kantilever. Pada bab ini juga akan dijelaskan langkah-langkah pengerjaan model dan pemberian beban-beban yang bekerja pada struktur dengan menggunakan aplikasi ANSYS. Alur penelitian dan kesimpulan dari tahapan analisis.

BAB IV PEMBAHASAN

Bab ini berisi pembahasan tentang hasil analisis struktur kantilever tanpa menggunakan bracket hingga struktur kantilever yang telah didesainkan

bracket. Inti dari pembahasan berupa defleksi dan tegangan yang terjadi

pada struktur serta hubungan tegangan regangan yang bekerja pada struktur.

BAB V PENUTUP

Bab ini merupakan penutup dari keseluruhan isi penelitian berupa kesimpulan dan saran atas permasalahan yang telah dibahas pada bab sebelumnya. Adapun hasil dari penelitian ini akan dijelaskan pada kesimpulan sedangkan beberapa masukan akan kekurangan dari penelitian ini akan dijelaskan pada saran.

(18)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Struktur Kantilever

Struktur kantilever adalah struktur dimana salah satu ujungnya dijepit dan ujung lainnya bebas yang batas kekuatannya adalah batas terbesar ukuran bangunan dimana perhitungan dan pemilihan material yang digunakan adalah meterial yang kaku.

Gambar 2.1 Struktur kantilever

Dari Gambar 2.1 dapat dilihat bentuk struktur kantilever dimana salah satu ujungnya dijepit dan ujung lainnya bebas.

Struktur kantilever adalah hubungan struktur antara bidang penjepit dengan yang dijepit, terjadi pada salah satu pangkalnya saja, sehingga cenderung ujung yang lain menggantung sehingga memungkinkan ruang yang lebar dan bebas kolom.

(19)

Namun demikian struktur ini mempunyai keterbatasan, dalam hal beban yang ditimbulkan oleh bidang yang menggantung dan berhubungan dimensi bidang tersebut (tebal, panjang, lebar, dan lain-lain) [2].

Pada struktur kantilever dapat terjadi defleksi yang lebih besar, jika semakin besar defleksi yang terjadi maka semakin besar pula perkuatan struktur yang harus dilakukan guna mendukung struktur kantilever tersebut [6].

2.2 Konstruksi Kantilever Pada Kapal

Kantilever adalah suatu konstruksi yang ide awalanya demi untuk menggantikan konstruksi penopang (pillar) pada ruangan-ruangan di kapal agar kondisi ruangan lebih leluasa dan dari segi ergonominya juga dirasa lebih nyaman pandangannya. Ruangan-ruangan yang menggunakan pillar dan diganti alternatif lain yaitu menggunakan kantilever antara lain yaitu bangunan atas kapal, ruangan-ruangan palka, engine casing dan ruangan-ruangan yang lain dimana terdapat lubang bukaan di atasnya.

Pada hakekatnya konstruksi kantilever fungsinya sama dengan pelintang balok pada kapal yaitu gading besar di bagian sisi/lambung kapal yang dihubung balok geladak besar oleh lutut (knee). Yang membedakan konstruksi kantilever dan pelintang penumpu geladak kapal yaitu cara merencanakan dan betuk konstruksinya.

Dari segi proses bongkar muat di ruang palka kapal dengan adanya konstruksi kantilever dan tidak adanya konstruksi pillar maka barang yang di atur di palka lebih mudah karena tidak terhalang, lebih-lebih barang dalam ukuran yang besar [1].

(20)

2.3 Macam-Macam Bentuk Struktur Kantilever

Pada struktur kantilever terdapat 2 macam bentuk struktur kantilever yaitu: 1. Kantilever satu sisi

Kantilever bersisi satu ini juga memperkaya komposisi arsitektural sebagai hasil untuk ciri yang diperlukan untuk membedakan berbagai tampak.

Gambar 2.2 Struktur kantilever satu sisi

Pada Gambar 2.2 menunjukkan distribusi beban pada kerangka grid lebar yang lantai-lantainya diberi tonjolan konsol/kantilever disepanjang pendek bangunan, sedangkan kolom-kolom disepanjang bangunan tetap berada dalam permukaan bangunan.

Kantilever satu sisi berhubungan erat dengan penyusunan kembali tampak pada sisi panjang dari sistem pendek bangunan. Hal-hal yang perlu diperhatikan sebagai berikut :

a. Sebuah balok kantilever yang bebas tidaklah dengan sendirinya bentuk struktur yang fasih.

b. Diperhitungkan bagaimana pembebanannya, dimana menonjolnya, bagaimana menahannya dan hubungan antara bentangan kantilever dan struktur pendukung.

(21)

c. Balok kantilever harus dihubungkan secara organis kerangkanya, sebab balok kantilever dan rangka bangunan merupakan satu kesatuan yang

rigid (kaku) dan monolit.

d. Bila kantilever mempunyai proporsi yang sama, maka akan terjadi perkembangan yang wajar dari dimensi konstruksi lantai.

2. Kantilever dua sisi

Dalam struktur rangka kecuali kantilever di satu sisi dapat pula dipasang kantilever dikedua sisi sudut bangunan bagian atas. Gambar dibawah ini menunjukkan bagaimana cara rangka grid lebar membagi ratakan beban pada kolom-kolom berikut yakni kolom sudut. Disini kolom sudut mendapat bagian beban yang sama dideretan kolom tengah.

Gambar 2.3 Struktur kantilever dua sisi

Pada Gambar 2.3 menunjukkan bagaimana cara rangka grid lebar membagi ratakan beban pada kolom-kolom berikut yakni kolom sudut. Disini kolom sudut mendapat bagian beban yang sama dideretan kolom tengah.

Pemberian kantilever ini pada grid sempit tidaklah cocok, karena jarak kolom ke arah memanjang terlalu dekat untuk memenuhi keperluan didalam. Pada gambar dilihat beberapa bangunan dengan kantilever dikedua sisi. Disini kerangka diundurkan dari semua tampak dan hanya dapat dibedakan dari luar, karena bidang-bidang jendela dibuat transparan [2].

(22)

2.4 Bracket

Bracket kapal yaitu konstruksi kapal pada midship Section kapal merupakan

pelat siku yang berfungsi sebagai penguat sambungan antara dua elemen konstruksi, misalnya digunakan pada sambungan antara balok geladak dengan gading besar (web Frame) atau dengan gading utama (main Frame) [8].

Ukuran konstruksi bracket ditentukan oleh modulus penampang profil yang disyaratkan. Bila profil dengan modulus penampang yang berbeda dihubungkan satu sama lain, maka ukuran konstruksi bracket umumnya dihitung berdasarkan profil yang lebih kecil.

2.5 Jenis Pembebanan

Beban yang dipikul oleh suatu bangunan dapat dibagi menjadi 2 bagian besar yaitu beban mati dan beban hidup. Beban mati terdiri dari beban angin, salju dan konstruksi sedangkan beban hidup terdiri dari beban manusia dan beban perabot.

Unsur struktur pada umumnya, dirancang untuk beban mati dan beban hidup. Akan tetapi unsur tersebut dapat dibebani oleh beban yang lebih besar dari beban rencana ketika bangunan didirikan.

Beban ini dinamakan sebagai beban konstruksi dan merupakan pertimbangan yang penting dalam sebuah rancangan arsitektur. Beban konstruksi juga harus diperhitungkan untuk suatu balok yang dirancang untuk perilaku secara komposit dengan pelat beton [2].

(23)

2.6 Parameter Struktur

Parameter dalam mendesain struktur kantilever yaitu kekuatan, dimana sebuah bangunan haruslah mempunyai kekuatan untuk dapat berdiri. Kekuatan tegaknya suatu bangunan sangatlah tergantung pada jenis struktur yang digunakan, sehingga beban yang mungkin diterima oleh bangunan dapat diperkirakan dengan cara perhitungan matematis struktur. Hal ini perlu dilakukan guna menghindari terjadinya sebuah kecelakaan yang menyebabkan kerugian baik materi maupun jiwa.

Selain itu dengan memperhitungkan sistem struktur terutama bangunan yang menggunakan struktur kantilever, maka bangunan tersebut sekiranya dapat menahan beban yang diterima. Pada perencanaan sebuah bangunan dikenal adanya beberapa jenis beban yang sekiranya dapat mempengaruhi bentuk, kekuatan, kestabilan dan keseimbangan dari bangunan tersebut [2].

2.7 Defleksi

Defleksi adalah perubahan bentuk pada balok dalam arah y akibat adanya pembebanan vertikal yang diberikan kepada balok atau batang tersebut. Suatu batang akan mengalami pembebanan transversal baik itu beban terpusat maupun terbagi merata akan mengalami defleksi. Defleksi diukur dari permukaan netral awal ke posisi netral setelah terjadinya deformasi [9].

Batas defleksi ijin yang dapat diterima dalam sebuah struktur yaitu defleksi tidak boleh melebihi 1/360 kali panjang bentangnya balok dengan beban yang diterima yaitu beban struktur itu sendiri. Secara matematis dituliskan:

(24)

Dimana:

L = Panjang bentang struktur

Adapun hal-hal yang mempengaruhi besar kecilnya defleksi adalah: a. Kekakuan batang

b. Besarnya kecil gaya yang diberikan c. Jenis tumpuan yang diberikan d. Jenis beban yang terjadi pada batang

2.8 Tegangan (Stress)

Pengetahuan dan pengertian tentang bahan dan perilakunya jika mendapat gaya atau beban sangat dibutuhkan di bidang teknik bangunan. Jika suatu batang

prismatik, dengan luas tampang seragam di sepanjang batang, menerima beban atau

gaya searah dengan panjang batang, maka gaya tersebut akan menimbukan tegangan atau tekanan pada tampang batang. Tegangan atau tekanan merupakan besaran gaya per satuan luas tampang [6].

Tegangan menunjukkan kekuatan gaya yang menyebabkan perubahan bentuk, Tegangan (stress) didefinisikan sebagai perbandingan antara perubahan

bentuk dan ukuran benda bergantung pada arah dan letak gaya luar yang diberikan.

Ada beberapa jenis deformasi yang bergantung pada sifat elastisitas benda, antara lain tegangan (stress) dan regangan (strain).

Tegangan menunjukkan kekuatan gaya yang menyebabkan perubahan bentuk

benda. Tegangan (stress) didefinisikan sebagai perbandingan antara gaya yang

(25)

Dimana:

σ = tegangan (N/mm2)

F = gaya (N)

A = luas penampang (mm2)

Batas tegangan ijin yang dapat diterima struktur berdasarkan rules BKI section 10-

Deck Beams and Supporting Deck Structures adalah:

σ = 125 ... (2.3) dimana:

k = Faktor keamanan

2.9 Regangan (Strain)

Regangan didefinisikan sebagai perbandingan antara pertambahan panjang batang dengan panjang mula-mula (L). Pertambahan panjang ini tidak terjadi pada ujungnya saja, tetapi pada setiap bagian batang yang terentang dengan perbandingan yang sama. Dengan demikian, regangan dapat ditulis sebagai

berikut: [3]

ΔL / L ... (2.4) Dimana :

ΔL = perubahan panjang (m) L = panjang awal (m)

2.10 Kurva Tegangan Regangan

Hasil-hasil pengujian biasanya tergantung pada benda uji. Oleh karena sangat kecil kemungkinannya menggunakan struktur yang ukurannya sama dengan ukuran

(26)

benda uji, maka perlu dinyatakan hasil pengujian dalam bentuk yang dapat diterapkan pada elemen struktur yang berukuran berapapun. Cara sederhana untuk mencapai tujuan ini adalah dengan mengkonversikan hasil pengujian tersebut ke tegangan dan regangan.

Setelah melakukan uji tarik atau tekan dan menentukan tegangan dan regangan pada berbagai taraf beban, kita dapat memplot diagram tegangan dan regangan. Diagram tegangan-regangan merupakan karakteristik dari bahan yang diuji dan memberikan informasi penting tentang besaran mekanis dan jenis perilaku bahan baja struktural, yang dikenal dengan baja lunak atau baja karbon rendah.

Baja struktural adalah salah satu bahan metal yang paling banyak digunakan untuk gedung, jembatan, menara, dan jenis struktur lain. Diagram tegangan-regangan untuk baja struktural tipikal yang mengalami tarik diperlihatkan pada Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Kurva Tegangan-Regangan Baja Struktural

Pada diagram terlihat garis lurus dari pusat sumbu 0 ke titik A, yang berarti bahwa hubungan antara tegangan dan regangan pada daerah ini linier dan

(27)

proporsional, dimana titik A tegangan maksimum, tidak terjadi perubahan bentuk

ketika beban diberikan disebut batas elastis, jadi tegangan di A disebut limit

proporsional, dan OA disebut daerah elastis.

Dengan meningkatnya tegangan hingga melewati limit proporsional, maka regangan mulai meningkat secara lebih cepat untuk setiap pertambahan tegangan. Dengan demikian kurva tegangan-regangan mempunyai kemiringan yang berangsur-angsur semakin kecil sampai pada titik B kurva tersebut menjadi horisontal. Mulai dari titik B terjadi perpanjangan yang cukup besar pada benda uji tanpa adanya pertambahan gaya tarik (dari B ke C), fenomena ini disebut luluh dari bahan, dan titik B disebut titik luluh. Di daerah antara B dan C, bahan menjadi plastis sempurna, yang berarti bahwa bahan terdeformasi tanpa adanya pertambahan beban. Sesudah mengalami regangan besar yang terjadi selama peluluhan di daerah BC, baja mulai mengalami pengerasan regang (strain

hardening). Perpanjangan benda di daerah ini membutuhkan peningkatan beban

tarik, sehingga diagram tegangan-regangan mempunyai kemiringan positif dari C ke D, dan beban pada akhirnya mencapai harga maksimum, dan tegangan di titik

D disebut tegangan ultimite. Penarikan batang lebih lanjut akan disertai dengan

pengurangan beban dan akhirnya terjadi putus/patah di suatu titik yaitu pada titik

E [4].

Tegangan luluh dan tegangan ultimite dari suatu bahan disebut juga masing-masing kekuatan luluh dan kekuatan ultimite. Kekuatan adalah sebutan umum yang merujuk pada kapasitas suatu struktur untuk menahan beban. Sebagai contoh kekuatan luluh dari suatu balok adalah besarnya beban yang dibutuhkan untuk

(28)

terjadinya luluh di balok tersebut, dan kekuatan ultimit dari suatu rangka batang adalah beban maksimum yang dapat dipikulnya, yaitu beban gagal. Tetapi dalam melakukan uji tarik untuk suatu bahan, didefinisikan kapasitas pikul beban dengan tegangan di suatu benda uji, bukannya beban total yang bekerja pada benda uji. Karena itu, kekuatan bahan biasanya dinyatakan dalam tegangan.

2.11 Gambaran Umum ANSYS

ANSYS adalah program paket yang dapat memodelkan elemen hingga untuk penyelesaian masalah yang berhubungan dengan mekanika, termasuk didalamnya masalah static, dinamik, analisis struktur (baik linear maupun non linear), masalah perpindahan panas, masalah fluida dan juga masalah yang berhubungan dengan akustik dan elektromagnetik. ANSYS memiliki berbagai macam produk seperti ANSYS Mechanical, ANSYS Workbench, ANSYS Fluent, dan lain-lain. Pada penelitian ini produk yang digunakan adalah ANSYS Mechanical APDL yang terintegrasi ke dalam ANSYS produk. Adapun output yang dihasilkan dari ANSYS adalah berupa gaya aksial, gaya geser, gaya lentur, momen, dan displacement yang terjadi [7].

Menganalisa lenturan antara metode elemen hingga dan metode beda hingga. Hal yang dibahas adalah faktor-faktor yang mempengaruhi lendutan dan jumlah elemen yang digunakan. Metode Elemen Hingga dengan menggunakan finite element package dan metode beda hingga dengan dibantu oleh program ANSYS.

Pembebanan dilakukan pada struktur yang mana beban tersebut konstan terhadap luas alas. Penelitian ini menggunakan pembebanan pressure yang mana

(29)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian

Jenis penelitian yang digunakan yaitu penelitian kuantitatif. Penelitian kuantitatif adalah penelitian yang menggunakan angka, mulai dari pengumpulan data, penafsiran terhadap data tersebut, serta penampilan dari hasilnya dengan melakukan investigasi untuk mendapatkan dimensi bracket yang ideal untuk struktur kantilever dan mengetahui pengaruh bracket pada struktur kantilever.

3.2 Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian dilakukan pada bulan Juli 2017 sampai September 2017 di Laboratorium Struktur Departemen Kelautan, Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin.

3.3 Penyajian Data

Penelitian ini menggunakan kapal general cargo dari PT. BANDAR ABADI dengan data yang diperoleh berupa drawing main transverse section, navigation

deck and below casing wall structure, general arrangement12 dan data material

ASTM A36 dari data tersebut dapat dilihat pada Lampiran. Data struktur kantilever yang digunakan pada pemodelan ini yaitu pada daerah navigation deck dengan panjang kantilever 4250 mm dapat dilihat pada Gambar 3.1.

(30)

(31)

3.4 Analisis Data

Tahapan pertama analisis data adalah pengumpulan data awal berupa ukuran konstruksi kantilever pada kapal general cargo seperti pada Gambar 3.1. Selanjutnya dilakukan studi literature terkait dengan desain bracket pada struktur kantilever, analisa defleksi dan tegangan yang terjadi pada struktur kantilever dengan aplikasi ANSYS dan mengetahui pengaruh bracket pada struktur kantilever dilakukan dengan cara memvariasikan dimensi dan tebal bracket pada struktur kantilever yang diberikan beban terbagi merata kemudian menganalisa defleksi dan tegangan yang terjadi pada struktur kantilever. Adapun tahapan dalam analisis struktur kantilever adalah sebagai berikut:

1. Preferences

Preferences adalah opsi didalam ANSYS untuk memberikan prioritas modul yang akan diselesaikan oleh software tersebut, dalam opsi preferences, ANSYS didalamnya dapat dipilih opsi penyelesaian structural, thermal, ataupun

electromagnetic. Pada penelitian ini opsi yang dipilih yaitu structural.

2. Pre-processor

Preprocessing adalah langkah awal dalam melakukan simulasi dalam software ANSYS. Preprocessing adalah proses dimana semua data-data material didefinisikan, model geometri material dibuat, fungsi-fungsi dari material didefinisikan. Berikut hal-hal yang dilakukan dalam tahap preprocessing.

a. Element Type

Memilihan tipe element yang akan digunakan pada model ini. Element yang digunakan untuk model ini yaitu shell 4node 181. Tipe element shell 4node

(32)

181 dipilih karena lebih cocok untuk pemodelan pelat dan memiliki enam

derajat kebebasan pada setiap nodenya, selain itu dengan menggunakan tipe element shell, dapat dilakukan analisis pada tegangan tiga dimensi yaitu terjadi pada sumbuh X, sumbu Y, dan sumbu Z.

b. Material Properties

Penentuan sifat material yang digunakan berupa densitas material, data

linear elastic (modulus elastic dan poisson ratio) dan data plastis atau

pengerasan bilinear isotropic. Berdasarkan data material yang didapat makan nilai Ex (modulus elastis) yang digunakan sebesar 210000 N/mm2 dan PRXY (poisson ratio) yang digunakan sebesar 0.26, nilai Yield Stss yang digunakan sebesar 250 dan Tang Mod 425 dan Dens (Density) yang digunakan sebesar 7.85e-5.

c. Sections

Penentuan ketebalan pelat yang digunakan dalam pemodelan sebesar 8 mm.

d. Pemodelan

Dalam pembuatan model ada beberapa tahapan yang dilalui. Tahapan tersebut adalah sebagai berikut:

1) Membuat Keypoint 2) Membuat Line Keypoint 3) Membuat Area

e. Meshing

Pada tahapan ini ketebalan struktur akan diaktifkan dan mengatur pembagian objek menjadi bagian-bagian yang lebih kecil. Semakin kecil

(33)

pembagian objek yang dilakukan maka hasil perhitungan akan semakin teliti.

f. Loads

Pada tahapan ini pemodelan akan diberikan tumpuan dan beban yang diterima oleh struktur.

3. Solution

Setelah pemberian tumpuan dan pembebanan struktur dilakukan maka tahapan selanjutnya yaitu menganalisis struktur agar dapat mengeluarkan hasil analisis pada pemodelan. Setelah proses solution selesai maka akan muncul kotak dialog solve, jika pemberitahuan done muncul maka dapat dilanjutkan untuk melihat hasil analisis yang diinginkan (data defleksi dan tegangan regangan struktur). Apabila pada kotak dialog tidak memunculkan pemberitahuan done maka dapat dinyatakan bahwa model yang dibuat gagal. Ketika model gagal maka dapat dilakukan pengecekan pada pemodelan struktur khususnya pada bagian pembebanan dan pengekangan, setelah itu model dapat dianalisis kembali.

4. Hasil analisis

Ketika proses menganalisis struktur selesai maka tahapan selanjutnya adalah memaparkan hasil analisis yang telah didapatkan berupa data defleksi dan tegangan struktur yang telah dianalisis.

Dalam menganalisis struktur perlu ada kontrol nilai atau aspek parameter dalam pemodelan struktur agar struktur dikategorikan aman. Pada penelitian ini yang dijadikan kontrol nilai apakah struktur aman atau tidak yaitu defleksi

(34)

dan tegangan yang diterima struktur, jika defleksi dan tegangan yang diterima struktur tidak melebihi dari defleksi ijin dan tegangan ijin maka struktur dikategorikan aman. Berdasarkan data yang diperoleh maka nilai defleksi ijin dan tegangan ijin yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Defleksi Ijin

Dari Persamaan (2.1) maka defleksi ijin untuk struktur kantilever dengan panjang 4250 mm sebesar 11,805 mm.

b. Tegangan Ijin

Faktor keamanan yang digunakan pada penelitian ini adalah 0,9 maka dengan menggunakan Persamaan (2.3), tegangan ijin struktur kantilever sebesar 138,89 N/mm2.

5. Kesimpulan

Pada bagian ini akan dibuat kesimpulan secara keseluruhan dari hasil analisis model yang telah didapatkan.

(35)

Secara ringkas tahapan analisis diatas dapat ditunjukkan dengan alur penelitian

pada Gambar 3.2.

Mulai

Pengumpulan Data Struktur

Pemodelan Struktur Menggunakan Program ANSYS

Analisis Model Hasil Analisis Tidak ∆struktur<∆ijin σstruktur< σijin Ya Kesimpulan Selesai

(36)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Beban Struktur Kantilever

Beban yang diterima struktur kantilever terdiri dari kombinasi antara beban mati dan beban hidup. Adapun perhitungannya sebagai berikut: 1. Beban mati

Beban mati adalah beban dengan besar yang konstan dan berada pada posisi yang sama setiap saat.

Gambar 4.1 Struktur kantilever menggunakan profil L Dari Gambar 4.1 beban mati yang diterima yaitu beban struktur kantilever adapun perhitungannya sebagai berikut:

L1 = 0,25 x 0,01 = 0,0025 m2

(37)

= 0,0025 m2 + 0,0009 m2 = 0,0034 m2 = 0,0034 m2 x 4,25 m = 0,01445 m3 = 0,01445 m3 x 7850 kg/m3 = 113,4325 kg = 1112,7728 N 2. Beban Hidup

Beban hidup adalah beban yang besar dan posisinya dapat berubah-ubah. Pada navigation deck ada 3 ABK yang beroperasi dengan estimasi berat 80 kg/orang atau 2352 N.

Karena beban yang bekerja pada penelitian ini dianggap sebagai beban merata maka total beban yang digunakan sebesar:

q = (beban mati + beban hidup)/panjang struktur

= (1112,7728 N + 2352 N)/4250 mm

= 3464,7728 N/4250 mm = 0,81524 N/mm

4.2 Hasil Analisis Struktur Kantilever Tanpa Bracket

Hasil analisa struktur kantiver tanpa bracket menggunakan ANSYS maka defleksi dan tegangan yang diterima struktur dapat dilihat sebagai berikut:

(38)

1. Defleksi

Defleksi adalah perubahan bentuk pada balok akibat adanya pembebanan vertikal yang diberikan kepada balok atau batang tersebut. Defleksi diukur dari permukaan netral awal ke posisi netral setelah terjadinya deformasi. Defleksi yang terjadi pada struktur kantilever tanpa menggunakan bracket dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Sumber : Hasil analisis ANSYS

Gambar 4.2 Defleksi pada struktur kantilever tanpa bracket

Dari Gambar 4.2 merupakan bentuk defleksi yang terjadi pada struktur kantilever tanpa menggunakan bracket yang diakibatkan beban pressure atau beban struktur itu sendiri dimana perubahan tersebut dapat dilihat dalam perubahan warna. Setiap pembagian warna tersebut memiliki nilai yang menyatakan

(39)

pada area tersebut terjadi defleksi maksimum dan warna biru menunjukkan bahwa area tersebut terjadi defleksi minimum. Berdasarkan Gambar 4.2 didapatkan nilai defleksi maksimum sebesar 15,194 mm dapat dinyatakan dengan warna merah sedangkan defleksi minimum sebesar 0 mm dinyatakan dengan warna biru.

2. Tegangan (Stress)

Hasil tegangan yang diterima struktur kantilever tanpa bracket dapat dilihat pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Tegangan struktur kantilever tanpa bracket

Berdasarkan Gambar 4.3 dengan penambahan beban yang diterima struktur akibat beban hidup maka tegangan maksimum yang diterima struktur kantilever tanpa menggunakan bracket sebesar 152,882 N/mm2.

(40)

3. Grafik Hubungan antara Tegangan dengan Regangan

Berdasarkan hasil analisis ANSYS tegangan-regangan yang bekerja pada struktur kantilever tanpa menggunakan bracket dapat dilihat pada Tabel 4.1 dan Gambar 4.4.

Tabel 4.1 Hubungan tegangan-regangan struktur kantilever tanpa bracket

σ (N/mm2) ε 7,6441 0,0000364 15,2882 0,0000728 26,7543 0,000127 43,9536 0,000209 69,7524 0,000332 108,451 0,000516 166,498 0,000793 242,939 0,001157 253,634 0,008532 264,58 0,034797 276,487 0,062409 288,858 0,091165 301,537 0,120902 314,419 0,151115 325,389 0,176843 Sumber : Hasil analisa ANSYS

Hasil analisis pada Tabel 4.1 dapat dibuat menjadi sebuah grafik dimana pada grafik tersebut akan terlihat jelas hubungan tegangan regangan struktur kantilever tanpa bracket. Grafik hubungan tegangan regangan struktur kantilever tanpa bracket dapat dilihat pada Gambar 4.4.

(41)

350 300 250 200 150 100 50 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 ε

Sumber : Hasil analisa ANSYS

Gambar 4.4 Grafik tegangan regangan struktur kantilever tanpa bracket Pada Tabel 4.1 dan Gambar 4.4 dapat diketahui bahwa ketika nilai tegangan sebesar 242,939 N/mm2 dengan nilai regangan sebesar 0,001157, pada titik tersebut merupakan daerah elastis dimana tegangan berbanding lurus terhadap regangan. Setelah itu beban terus bertambah mengakibatkan tegangan dan regangan terus meningkat hingga mencapai nilai tegangan 325,389 N/mm2 dengan nilai regangan 0,176843, pada titik tersebut merupakan daerah plastis dimana struktur tidak dapat kembali kebentuk semula.

4. Kontrol Nilai

Berdasarkan hasil analisis defleksi dan tegangan yang terjadi pada struktur kantilever tanpa menggunakan bracket, apakah struktur kantilever dapat digunakan atau tidak dapat dilihat pada Tabel 4.2.

(42)

Tabel 4.2 Kontrol nilai struktur kantilever tanpa bracket

Defleksi Tegangan

(∆struktur<11,805 mm) (σstruktur<138,89 N/mm2)

∆struktur = 15,194 mm σstruktur = 152,882 N/mm2

(tidak memenuhi) (tidak memenuhi) Sumber : Hasil analisa ANSYS

Karena defleksi dan tegangan yang diterima struktur kantilever tanpa menggunakan bracket melebihi defleksi dan tegangan ijin maka struktur akan di tambahkan bracket agar struktur kantilever dapat digunakan.

4.3 Hasil Analisis Struktur Kantilever Menggunakan Bracket

Desain bracket yang dianalisis dalam penelitian ini hingga didapatkan desain bracket yang ideal untuk struktur kantilever agar layak digunakan dapat dilihat pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Desain bracket No Uraian Bracket Dimensi (mm) Ketebalan (mm) 1 Model 1 150x225 8 10 2 Model 2 150x250 8 10 3 Model 3 150x275 8 10 4 Model 4 175x225 8 10 5 Model 5 175x250 8 10 6 Model 6 175x275 8 10 7 Model 7 175x300 8 10

(43)

Dari Tabel 4.3 dapat dilihat posisi dan bentuk desain bracket tiap model pada gambar berikut:

1. Model 1

Gambar 4.5 Posisi dan bentuk desain bracket model 1

Dari Gambar 4.5 dapat dilihat posisi bracket sebagai penumpu dari struktur kantilever dengan dimensi 150 mm x 225 mm.

2. Model 2

3. Model 3

(44)

4. Model 4

5. Model 5

6. Model 6

(45)

7. Model 7

Adapun hasil analisis struktur kantilever dengan menggunakan tiap-tiap model desain bracket adalah sebagai berikut:

1. Defleksi

Defleksi yang terjadi pada struktur kantilever menggunakan bracket yang didesain dapat dilihat pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Defleksi yang diterima setiap model Defleksi yang diterima (mm) No Uraian Ketebalan Ketebalan bracket 8 mm bracket 10 mm 1 Model 1 12,7481 12,6545 2 Model 2 12,541 12,4246 3 Model 3 12,3706 12,2403 4 Model 4 12,7243 12,6345 5 Model 5 12,5013 12,391 6 Model 6 12,264 12,1442 7 Model 7 11,055 10,928

(46)

2. Tegangan (Stress)

Tegangan menunjukkan kekuatan gaya yang menyebabkan perubahan bentuk, Tegangan (stress) didefinisikan sebagai perbandingan antara perubahan bentuk dan ukuran benda bergantung pada arah dan letak gaya luar yang diberikan. Dari hasil analisa menggunakan ANSYS, tegangan yang terjadi pada struktur kantilever dengan menggunakan bracket yang didesain dapat dilihat pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Tegangan yang diterima setiap model Tegangan yang diterima (N/mm2) No Uraian Ketebalan Ketebalan bracket 8 mm bracket 10 mm 1 Model 1 134,594 134,122 2 Model 2 133,532 133,646 3 Model 3 129,788 129,377 4 Model 4 134,458 134,008 5 Model 5 133,555 133,67 6 Model 6 129,662 129,813 7 Model 7 119,835 119,826

3. Kontrol Nilai

Berdasarkan hasil analisis defleksi dan tegangan yang diterima struktur kantilever menggunakan bracket yang didesain maka kontrol nilai tiap-tiap model adalah sebagai berikut:

(47)

a. Model 1

Berdasarkan hasil analisis defleksi dan tegangan yang diterima struktur kantilever dengan desain bracket model 1 dapat dilihat pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Kontrol nilai model 1

Ketebalan bracket 8 mm Ketebalan bracket 10 mm

Defleksi Tegangan Defleksi Tegangan

(∆str<11,805 mm) (σstr<138,89 (∆str<11,805 mm) (σstr<138,89

N/mm2) N/mm2)

∆str=12,7481 mm σstr=134,594 ∆str=12,6545 mm σstr=134,122

(tidak memenuhi) N/mm2 (tidak memenuhi) N/mm2

(memenuhi) (memenuhi)

b. Model 2

N/mm2) N/mm2)

(48)

c. Model 3

N/mm2) N/mm2)

d. Model 4

N/mm2) N/mm2)

(49)

e. Model 5

N/mm2) N/mm2)

f. Model 6

N/mm2) N/mm2)

(50)

g. Model 7

N/mm2) N/mm2)

(memenuhi) N/mm2 (memenuhi) N/mm2

4. Tabel dan Grafik Hubungan antara Tegangan dengan Regangan Berdasarkan hasil analisis ANSYS tabel dan grafik hubungan tegangan-regangan yang bekerja pada struktur kantilever menggunakan bracket tiap-tiap model adalah sebagai berikut:

a. Tabel hubungan tegangan dan regangan

Hubungan tegangan-regangan yang diterima struktur kantilever menggunakan bracket dapat dilihat pada Tabel 4.13.

Tabel 4.13 Hubungan tegangan-regangan struktur kantilever menggunakan

bracket Ketebalan 8 mm Ketebalan 10 mm No Uraian σ ε σ ε (N/mm2) (N/mm2) 6,72972 0,0000323 6,70612 0,0000323 1 Model 1 13,4594 0,0000647 13,4122 0,0000645

(51)

38,6959 0,000186 38,5602 0,000186 61,4087 0,000295 61,1934 0,000294 95,478 0,000459 95,1432 0,000458 146,582 0,000705 146,068 0,000703 213,879 0,001028 213,129 0,001026 249,003 0,003192 248,793 0,003192 256,33 0,015089 255,73 0,013734 265,694 0,037003 264,724 0,034768 276,28 0,061747 275,023 0,05885 297,449 0,111434 286,762 0,086333 306,933 0,133716 299,226 0,11554 311,066 0,14342 309,714 0,140153 6,67658 0,0000318 6,6823 0,0000319 13,3532 0,0000636 13,3646 0,0000637 23,368 0,000111 23,388 0,000111 38,3903 0,000183 38,4232 0,000183 60,9238 0,00029 60,976 0,000291 94,7239 0,000451 94,8051 0,000452 145,424 0,000693 145,549 0,000694 212,19 0,001011 212,372 0,001012 250,054 0,003192 250,056 0,003192 2 Model 2 258,236 0,019532 258,147 0,019393 267,797 0,042143 267,609 0,041896 270,194 0,047788 269,996 0,047527 272,606 0,053436 272,409 0,053165 276,288 0,06204 276,103 0,061758 279,948 0,070621 279,791 0,070365 285,46 0,083985 285,364 0,083415 294,366 0,105776 293,709 0,10309 300,991 0,121088 299,642 0,117061 306,75 0,134362 305,58 0,131673 6,48941 0,0000317 6,46884 0,0000317 12,9788 0,0000635 12,9377 0,0000635 22,7129 0,000111 22,641 0,000111 3 Model 3 37,3141 0,000183 37,1959 0,000182 59,2158 0,00029 59,0282 0,00029 92,0685 0,00045 91,7767 0,00045 141,347 0,000691 140,9 0,000691 206,241 0,001009 205,588 0,001008

(52)

249,837 0,003192 249,762 0,003192 251,495 0,003719 251,439 0,003624 255,392 0,013418 255,281 0,013247 261,624 0,028889 261,297 0,028555 270,035 0,049614 269,608 0,049246 279,903 0,070716 278,059 0,070159 290,339 0,095179 288,139 0,091292 296,013 0,108389 293,735 0,103398 301,693 0,1216 299,424 0,116688 6,72291 0,0000323 6,70042 0,0000323 13,4458 0,0000647 13,4008 0,0000645 23,5302 0,000113 23,4515 0,000113 38,6568 0,000186 38,5274 0,000185 61,3466 0,000295 61,1413 0,000294 95,3813 0,000459 95,0622 0,000458 146,433 0,000704 145,943 0,000703 4 Model 4 213,663 0,001027 212,948 0,001025 248,908 0,003192 248,726 0,003192 256,147 0,014678 255,6 0,013454 265,317 0,036118 264,335 0,033867 275,775 0,060575 274,48 0,057574 291,634 0,101025 286,109 0,08481 312,216 0,148709 298,45 0,115886 314,419 0,151115 313,442 0,15195 6,67777 0,0000318 6,68349 0,0000319 13,3555 0,0000637 13,367 0,0000637 23,3722 0,000111 23,3922 0,000112 38,3972 0,000183 38,4301 0,000183 60,9347 0,00029 60,9868 0,000291 94,7409 0,000452 94,822 0,000452 145,45 0,000693 145,575 0,000694 5 Model 5 212,228 0,001012 212,41 0,001013 250,055 0,003192 250,057 0,003192 258,201 0,019474 258,118 0,01935 267,679 0,041989 267,484 0,041747 270,07 0,047624 269,851 0,047356 272,48 0,053265 272,256 0,052976 276,171 0,061859 275,942 0,061542

(53)

285,396 0,083473 285,209 0,083169 293,715 0,103088 293,601 0,102899 299,633 0,118397 299,566 0,116954 306,617 0,134471 306,028 0,13231 6,48311 0,0000318 6,49064 0,0000318 12,9662 0,0000635 12,9813 0,0000635 22,6909 0,000111 22,7172 0,000111 37,2779 0,000183 37,3212 0,000183 59,1584 0,00029 59,2271 0,00029 91,9791 0,000451 92,086 0,000451 141,21 0,000692 141,374 0,000692 206,041 0,00101 206,281 0,00101 6 Model 6 249,814 0,003192 249,731 0,003192 251,459 0,003654 251,413 0,003577 255,351 0,013353 255,229 0,013171 261,497 0,028764 261,22 0,028471 269,864 0,049474 269,401 0,049101 279,027 0,070374 277,832 0,070022 289,217 0,092793 287,137 0,091214 294,842 0,105974 292,536 0,102607 300,534 0,119238 298,067 0,114094 5,99174 0,0000286 5,99128 0,0000285 11,9835 0,0000571 11,9826 0,0000571 20,9711 0,0000999 20,9695 0,0000999 34,4525 0,000164 34,4499 0,000164 54,6746 0,000261 54,6705 0,000261 85,0078 0,000405 85,0013 0,000405 130,508 0,000622 130,498 0,000622 190,425 0,000907 190,41 0,000907 7 Model 7 244,939 0,001166 244,957 0,001167 252,265 0,005614 252,256 0,005588 256,773 0,016972 256,786 0,016965 262,249 0,029362 262,272 0,029368 270,27 0,048005 270,293 0,04802 280,895 0,073074 280,903 0,073065 290,913 0,097197 290,925 0,097224 296,222 0,110095 296,257 0,11011 301,608 0,123341 301,567 0,123362 Sumber : Hasil analisis ANSYS

(54)

b. Grafik hubungan tegangan dan regangan

Perbandingan grafik hubungan tegangan-regangan yang diterima struktur kantilever tanpa bracket dengan struktur kantilever menggunakan bracket dengan beban terbagi merata dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

350 300 250 200 150 8 mm 100 _{10 mm} 50 tanpa bracket 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 ε

Gambar 4.12 Perbandingan grafik tegangan-regangan struktur kantilever tanpa bracket dengan struktur kantilever menggunakan bracket model 1 Pada Gambar 4.12 dapat diketahui bahwa nilai tegangan-regangan yang diterima struktur kantilever menggunakan bracket model 1 dengan ketebalan 8 mm dan 10 mm akibat adanya beban terbagi merata maka dapat disimpulkan bahwa masing-masing nilai tegangan maksimum dan regangan maksimum yang diterima yaitu tegangan maksimum untuk bracket dengan tebal 8 mm sebesar 311,066 N/mm2 dengan nilai regangan maksimum sebesar 0,0,14342 dan tegangan maksimum untuk bracket dengan tebal 10

(55)

0,140153 dimana nilai tersebut lebih kecil dari nilai tegangan-regangan yang diterima struktur kantilever tanpa bracket.

350 300 250 200 150 8 mm 100 10 mm tanpa bracket 50 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 ε

Gambar 4.13 Perbandingan grafik tegangan-regangan struktur kantilever tanpa bracket dengan struktur kantilever menggunakan bracket model 2 Pada Gambar 4.13 dapat diketahui bahwa nilai tegangan-regangan yang diterima struktur kantilever menggunakan bracket model 2 dengan ketebalan 8 mm dan 10 mm akibat adanya beban terbagi merata maka dapat disimpulkan bahwa masing-masing nilai tegangan maksimum dan regangan maksimum yang diterima yaitu tegangan maksimum untuk bracket dengan tebal 8 mm sebesar 306,75 N/mm2 dengan nilai regangan maksimum sebesar 0,134362 dan tegangan maksimum untuk bracket dengan tebal 10

(56)

350 300 250 ) ₁₅₀ 2(N/mm 200 σ 100 50 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 ε

8 mm 10 mm tanpa bracket

Gambar 4.14 Perbandingan grafik tegangan-regangan struktur kantilever tanpa bracket dengan struktur kantilever menggunakan bracket model 3 Pada Gambar 4.14 dapat diketahui bahwa nilai tegangan-regangan yang diterima struktur kantilever menggunakan bracket model 3 dengan ketebalan 8 mm dan 10 mm akibat adanya beban terbagi merata maka dapat disimpulkan bahwa masing-masing nilai tegangan maksimum dan regangan maksimum yang diterima yaitu tegangan maksimum untuk bracket dengan tebal 8 mm sebesar 301,693 N/mm2 dengan nilai regangan maksimum sebesar 0,1216 dan tegangan maksimum untuk bracket dengan tebal 10 mm sebesar 299,424 N/mm2 dengan nilai regangan maksimum sebesar 0,116688

(57)

dimana nilai tersebut lebih kecil dari nilai tegangan-regangan yang diterima

struktur kantilever tanpa bracket.

350 300 250 ) ₁₅₀ 2(N/mm 200 σ 100 50 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 ε

Gambar 4.15 Perbandingan grafik tegangan-regangan struktur kantilever tanpa bracket dengan struktur kantilever menggunakan bracket model 4 Pada Gambar 4.15 dapat diketahui bahwa nilai tegangan-regangan yang diterima struktur kantilever menggunakan bracket model 4 dengan ketebalan 8 mm dan 10 mm akibat adanya beban terbagi merata maka dapat disimpulkan bahwa masing-masing nilai tegangan maksimum dan regangan maksimum yang diterima yaitu tegangan maksimum untuk bracket dengan tebal 8 mm sebesar 314,419 N/mm2 dengan nilai regangan maksimum sebesar 0,151115 dan tegangan maksimum untuk bracket dengan tebal 10

(58)

350 300 250 200 150 8 mm 100 _{10 mm} tanpa bracket 50 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 ε

(59)

350 300 250 ) 2 (N /m m 200 150 σ 100 50 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 ε

(60)

350 300 250 ) 2 (N /m m 200 150 σ 100 50 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 ε

(61)

4.4 Pembahasan

Berdasarkan hasil analisa struktur kantilever maka nilai defleksi ijin yang dapat diterima struktur kantilever dengan panjang 4250 mm sebesar 11,805 mm dan nilai tegangan ijin sebesar 138,89 N/mm2. Hasil analisa struktur kantilever tanpa menggunakan bracket, defleksi dan tegangan yang diterima struktur melebihi batas defleksi ijin dan tegangan ijin yaitu nilai defleksi maksimum sebesar 15,194 mm dan nilai tegangan maksimum sebesar 152,882 N/mm2, karena melebihi batas ijin maka struktur kantilever perlu di tambahkan bracket agar struktur kantilever dapat digunakan.

Dalam penelitian ini, ada 7 model desain bracket yang dianalisis dengan memvariasikan dimensi dan ketebalan bracket setiap model yaitu dengan ketebalan 8 mm dan 10 mm. Dari hasil analisis tiap-tiap model bracket nilai defleksi dan tegangan yang diterima berbeda-beda. Penambahan dimensi dan ketebalan bracket mempengaruhi nilai defleksi dan tegangan yang diterima.

Dimensi bracket yang berbeda dari model 1 sampai model 7 mempengaruhi besar kecilnya defleksi dan tegangan yang diterima, meskipun dimensi bracket sama dengan penambahan ketebalan bracket nilai defleksi dan tegangan yang diterima akan berbeda dimana dengan menambahkan ketebalan bracket 8 mm menjadi 10 mm, maka defleksi yang diterima akan lebih kecil. Hasil analisis bracket dari 7 model, model 1 dengan ketebalan 8 mm dan 10 mm masing-masing nilai defleksi maksimum yang diterima sebesar 12,7481 mm dan 12,6545 mm,

(62)

untuk nilai tegangan yang diterima sebesar 134,594 N/mm2 dan 134,122 N/mm2. Model 2 dengan ketebalan 8 mm dan 10 mm masing-masing nilai defleksi maksimum yang diterima sebesar 12,541 mm dan 12,4246 mm, untuk nilai tegangan yang diterima sebesar 133,532 N/mm2 dan 133,646 N/mm2. Model 3 dengan ketebalan 8 mm dan 10 mm masing-masing nilai defleksi maksimum yang diterima sebesar 12,3706 mm dan 12,2403 mm, untuk nilai tegangan yang diterima sebesar 129,788 N/mm2 dan 129,377 N/mm2. Model 4 dengan ketebalan 8 mm dan 10 mm masing-masing nilai defleksi maksimum yang diterima sebesar 12,7243 mm dan 12,6345 mm, untuk nilai tegangan yang diterima sebesar 134,458 N/mm2 dan 134,008 N/mm2. Model 5 dengan ketebalan 8 mm dan 10 mm masing-masing nilai defleksi maksimum yang diterima sebesar 12,5013 mm dan 12,391 mm, untuk nilai tegangan yang diterima sebesar 133,555 N/mm2 dan 133,67 N/mm2. Model 6 dengan ketebalan 8 mm dan 10 mm masing-masing nilai defleksi maksimum yang diterima sebesar 12,264 mm dan 12,1442 mm, untuk nilai tegangan yang diterima sebesar 129,662 N/mm2 dan 129,813 N/mm2. Model 7 dengan ketebalan 8 mm dan 10 mm masing-masing nilai defleksi maksimum yang diterima sebesar 11,055 mm dan 10,928 mm, untuk nilai tegangan yang diterima sebesar 119,835 N/mm2 dan 119,826 N/mm2.

Dari 7 model desain bracket yang dianalisis dimensi bracket model 1 sampai dengan model 6 dengan ketebalan 8 mm, dimensi bracket tidak dapat digunakan karena hasil analisis defleksi yang diterima struktur kantilever masih melebihi defleksi ijin.

(63)

Analisa model 1 sampai dengan model 6 dengan ketebalan 10 mm, dimensi bracket tidak dapat digunakan karena hasil analisis defleksi yang diterima struktur kantilever masih melebihi defleksi ijin.

Hasil analisa bracket dengan mamvariasikan ketebalan 8 mm dan 10 mm pengaruh yang diberikan terhadap struktur kantilever tidak terlalu signifikan karena hanya sedikit mengurangi nilai defleksi dan tegangan yang diterima struktur.

(64)

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisa struktur kantilever menggunakan bracket, dapat ditarik kesimpulan bahwa:

1. Dari 7 model yang didesain model yang desainnya dianggap ideal untuk struktur kantilever dan dapat digunakan yaitu model 7 dengan dimensi

bracket 175x300 baik itu dengan menggunakan ketebalan 8 mm dan 10 mm

karena hasil analisis defleksi dan tegangan yang diterima struktur kantilever lebih kecil dibandingkan dengan defleksi ijin dan tegangan ijin.

2. Bracket berpengaruh terhadap defleksi dan tegangan yang diterima struktur kantilever dimana struktur kantilever sebelum menggunakan bracket tidak dapat digunakan dan setelah didesainkan bracket model 7 maka struktur kantilever dapat digunakan karena defleksi dan tegangan yang diterima tidak melebihi defleksi ijin dan tegangan ijin.

5.2 Saran

Penelitian masih dapat dikembangkan untuk berbagai penelitian selanjunya karena distribusi beban yang bekerja pada struktur kantilever dianggap terdistribusi secara merata dan material bracket yang digunakan hanya menggunakan satu material yaitu ASTM A36. Untuk penelitian selanjutnya penulis menyarankan:

(65)

1. Beban yang bekerja pada struktur kantilever divariasikan dengan menggunakan beban titik atau beban terpusat.

2. Memvariasikan material yang digunakan bracket sebagai pembanding material yang baik digunakan pada struktur kantilever.

3. Memvariasikan posisi bracket dengan menggunakan bracket tumpu dan

bracket tempel untuk mengetahui posisi bracket yang baik digunakan pada