BAB IV PERHITUNGAN GAYA-GAYA PADA STRUKTUR BOX

(1)

28

PADA STRUKTUR BOX

Perhitungan konstruksi dilakukan dengan metode kesetaraan yaitu analisa dilakukan pada konstruksi yang sudah ada dengan mengasumsikan sebagai beban merata pada masing – masing box akibat berat konstruksi. Beban konstruksi yang diasumsikan pada box 1 adalah 300 kg, box 2 500 kg dan box 3 700 kg. Pada bab ini penulis akan membahas perhitungan kekuatan konstruksi frame tegak depan dan belakang yang menyatu pada dinding samping di tiap – tiap box, karena dibagian inilah beban terbesar diterima. Defleksi yang diizinkan adalah 1 mm.

4.1 Perhitungan Layout Box

Sebelum menghitung kekuatan pada masing – masing frame maka perlu dilakukan perhitungan bentangan material yang mengalami proses pembentukan . Untuk bentangan dapat dicari dengan menggunakan rumus seperti gambar 4.1 :

(2)

Gambar 4.1 Pembengkokan (Khurmi, RS. 2005 : 130 [2])

Rumus yang digunakan untuk menghitung bentangan adalah : =

360. 2. ( + . )

Keterangan : = Panjang busur pada sumbu netral (mm) = Sudut bending (0)

Rd = Radius dalam (mm) T = Tebal plat (mm)

K = Konstanta untuk letak sumbu netral

Untuk Rd ≤ 2t, maka K = 0,33, Untuk Rd ≥ 2t, K = 0,5

4.1.1 Layout Box 1

Gambar 4.2 Tampak Depan Assembling Box 2 (Data pribadi)

(3)

Gambar 4.3 Penampang Frame Tegak Depan dan Belakang (dinding samping) Box 1

(Data pribadi)

Diketahui :

t = 2 (mm) Ukuran lebar bentangan :

L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 Dimana, L1 = 15 – t = 13 mm L2 = 20 – t = 18 mm L3 = 52 – (2t) = 48 mm L4 = 400 – (2t) = 396 L5 = 40 – t = 38 mm L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5

(4)

= 13 + 18 + 48 + 396 +38 = 513 mm

Ukuran panjang bentangan, H = 776 mm

Jadi untuk ukuran potongan plat frame tegak depan dan belakang (dinding samping) Box 1 adalah :

L = 513 mm dan H = 776 mm 4.1.2 Layout Box 2

(5)

(Data pribadi)

Diketahui :

L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 Dimana, L1 = 15 – t = 13 mm L2 = 20 – t = 18 mm L3 = 52 – (2t) = 48 mm L4 = 1025 – (2t) = 1021 L5 = 40 – t = 38 mm L = L1 + L2 + L3 + L4 + L5 = 13 + 18 + 48 + 1021 +38 = 1138 mm

(6)

Jadi untuk ukuran potongan plat frame tegak depan dan belakang (dinding samping) pada box 2 adalah :

L = 1138 mm dan H = 1520 mm

4.1.3 Layout Box 3

(7)

(Data pribadi)

Diketahui :

L = L1 + L2 + L3 + L4 Dimana, L1 = 40 – t = 38 mm L2 = 850 – (2t) = 846 mm L3 = 40 – (2t) = 36 mm L4 = 40 – t = 38 L = L1 + L2 + L3 + L4 = 38 + 846 + 36 + 38 = 958 mm

(8)

Jadi untuk ukuran potongan plat frame tegak depan dan belakang (dinding samping) pada box 2 adalah :

L = 958 mm H = 2372 mm

4.2 Perhitungan Gaya Yang Terjadi Pada frame

4.2.1 Perhitungan Gaya Pada Frame Tegak Depan dan Belakang (dinding samping) Pada Box 1

Beban terbesar yang diterima box terdapat pada konstruksi frame tegak depan dan belakang.

Gambar 4.8 Penampang Frame Depan Box 1 (Data pribadi)

 Titik berat pada masing – masing bidang :

x1 = 1 y1 = 44.5

x2 = 11 y2 = 51

x3 = 21 y3 = 26

(9)

 Titik Berat Bidang ̅ = ( . ) + ( . ) + ( . ) + ( . ) + + + ̅ = (1.30) + (11.36) + (21.104) + (41.76) 30 + 36 + 104 + 76 ̅ = 30 + 396 + 2184 + 3116 246 ̅ = 5726 246 = 23,27 = ( . ) + ( . ) + ( . ) + ( . ) + + + = (44,5.30) + (51.36) + (26.104) + (1.76) 30 + 36 + 104 + 76 = 1335 + 1836 + 2704 + 76 30 + 36 + 104 + 76 = 5951 246 = 24,19

(10)

 Momen Inersia = [ 1 + 1( − 1) ] + [ 2 + 2( − 2) ] + [ 3 + 3( − 3) ] + [ 4 + 4( − 4) ] = 2 . 15 12 + 30 (24,19 − 44,5) + 18. 2 12 + 36 (24,19 − 51) + 2 . 52 12 + 104 (24,19 − 26) + 36 . 2 12 + 76 (24,19 − 1) = [562,5 + 12374,88] + [12 + 25875,94] + [23434,66 + 340,71] + [24 + 40870,98] = 12937,38 + 25887,94 + 23775,37 + 40894,98 = , mm4 = [ 1 + 1( − 1) ] + [ 2 + 2( − 2) ] + [ 3 + 3( − 3) ] + [ 4 + 4( − 4) ] = 15 . 2 12 + 30 (23,27 − 1) + 2. 18 12 + 36 (23,27 − 11) + 52 . 2 12 + 104 (23,27 − 21) + 2 . 36 12 + 76 (23,27 − 41) = [10 + 14878,59] + [972 + 5419,9] + [34,66 + 535,9] + [7776 + 23890,82] = 14888,59 + 6391,9 + 570,65 + 31666,82 = , 4

(11)

Jadi momen Inersia untuk frame tegak depan adalah

I = Ix + Iy

I = 103495,67 + 53517,96 = 157013,63 mm4

Perhitungan defleksi pada konstruksi

= 5. . 384 . . = 5 .300 . 776 384 . 2,1 × 10 . 157013,63 = 7009328,64 × 10 126615791 × 10 . = , (aman)

Gambar 4.9 Penampang Frame Belakang Box 1 (Data pribadi)

(12)

x1 = 20 y1 = 1

x2 = 39 y2 = 27  Titik berat bidang

̅ = ( . ) + ( . ) + ̅ = (20 . 80) + (39.100) 80 + 100 ̅ = 1600 + 3900 180 ̅ = 5500 180 ̅ = 30,55 = ( . ) + ( . ) + = (1.80) + (27.100) 80 + 100 = 80 + 2700 180 = 2780 180 = 15,44  Momen Inersia = [ 1 + 1( − 1) ] + [ 2 + 2( − 2) ] = 40 . 2 12 + 80 (15,44 − 1) + 2. 50 12 + 100 (15,44 − 27) = [26,67 + 16681] + [20833,33 + 13363,36] = 16707,67 + 34196,69 = , 4 = [ + ( − ) ] +[ 2 + 2( − 2) ] = 2 . 40 12 + 80 (30,55 − 20) + 50. 2 12 + 100 (30,55 − 39)

(13)

= [10666,67 + 8904,2] + [33,33 + 7140,25] = 19570,87 + 7173,58

= , 4

Jadi momen inersia untuk frame tegak belakang adalah

I = Ix + Iy

I = 50904,36 + 26744,45 = 77648,81 mm4

Perhitungan defleksi yang konstruksi

= 5. . 384 . . = 5 .300 . 776 384 . 2,1 × 10 . 77648,81 = 7009328,64 × 10 62616000,38 × 10 . = , (kurang aman)

Secara konstruksi box 2 sama dengan box 1, yang membedakan hanyalah panjang atau tinggi framenya. Untuk box 1 panjang frame adalah 776 mm, sedangkan box 2 adalah 1520 mm. jadi Perhitungan gaya yang diizinkan konstruksi adalah,

(14)

= 5. . 384 . . = 5 .500 . 1520 384 . 2,1 × 10 . 157013,63 = 87795200 × 10 126615791,2 × 10 . = , (aman)

(15)

Titik berat pada masing – masing bidang : x1 = 75 y1 = 1

x2 = 151 y2 = 20 Titik berat bidang

̅ = ( . ) + ( . ) + ̅ = (75 .300) + (151.80) 300 + 80 ̅ = 22500 + 12080 380 ̅ = 34580 380 ̅ = 91 = ( . ) + ( . ) + = (1.300) + (20.80) 300 + 80 = 300 + 1600 380 = 1900 380 = 5

(16)

 Momen Inersia = [ 1 + 1( − 1) ] + [ 2 + 2( − 2) ] = 150 . 2 12 + 300 (5 − 1) + 2. 40 12 + 80 (5 − 20) = [100 + 4800] + [10666,67 + 18000] = 4900 + 28666,67 = , 4 = [ 1 + 1( − 1) ] + [ 2 + 2( − 2) ] = 2 . 150 12 + 300 (91 − 75) + 40. 2 12 + 80 (91 − 151) = [562500 + 76800] + [26,67 + 288000] = 639300 + 288026,67 = , 4

I = Ix + Iy

I = , + , = , mm4

= 5. . 384 . . = 5 .500 . 1520 384 . 2,1 × 10 . 960893,34 = 87795200 × 10 774864389,4 × 10 . = , (aman)

(17)

x1 = 1 y1 = 20

x2 = 77 y2 = 1

 Titik berat bidang

̅ = ( . ) + ( . ) + ̅ = (1 .80) + (77.300) 80 + 300 ̅ = 80 + 23100 380 ̅ = 23180 380 = ( . ) + ( . ) + = (20.80) + (1.300) 80 + 300 = 1600 + 300 380 = 1900 380

(18)

̅ = 61 = 5  Momen Inersia = [ 1 + 1( − 1) ] + [ 2 + 2( − 2) ] = 2 . 40 12 + 80 (5 − 20) + 150 . 2 12 + 300 (5 − 1) = [10666,67 + 18000] + [100 + 4800] = 28666,67 + 4900 = , 4 = [ 1 + 1( − 1) ] + [ 2 + 2( − 2) ] = 40 . 2 12 + 80 (61 − 1) + 2. 150 12 + 300 (61 − 77) = [26,67 + 288000] + [562500 + 76800] = 288026,67 + 639300 = , 4

I = Ix + Iy

I = , + , = , mm4

= 5. . 384 . .

= 5 .700 . 2300

(19)

= 425845000 × 10 774864389,4 × 10 .

= , (aman)

 Titik berat pada masing – masing bidang : x1 = 250 y1 = 1

x2 = 251 y2 = 20 x3 = 231 y3 = 39  Titik Berat Bidang

̅ = ( . ) + ( . ) + ( . )

+ + =

( _. ) + ( _. ) + ( _. )

(20)

̅ = (250.500) + (251.80) + (231.76) 500 + 80 + 76 = (1.500) + (20.80) + (39.76) 500 + 80 + 76 ̅ = 125000 + 20080 + 17556 656 = 500 + 1600 + 2964 656 ̅ = 162636 656 = 247,92 = 5064 656 = 7,72  Momen Inersia = [ 1 + 1( − 1) ] + [ 2 + 2( − 2) ] + [ 3 + 3( − 3) ] = 250. 2 12 + 500 (7,72 − 1) + 2. 40 12 + 80 (7,72 − 20) + 38. 2 12 + 76 (7,72 − 39) = [166,67 + 3360] + [10666,67 + 12063,87] + [25,33 + 74361,32] = 3526,67 + 22730,54 + 74386,64 = , mm4 = [ 1 + 1( − 1) ] + [ 2 + 2( − 2) ] + [ 3 + 3( − 3) ] = 2. 250 12 + 500 (247,92 − 250) + 40. 2 12 + 80 (247,92 − 251) + 2 . 38 12 + 76 (247,92 − 231)

(21)

= [2604166,67 + 2163,2] + [26,67 + 758,91] + [9145,33 + 21757,77]

= 2606329,87 + 785,58 + 30903.1

= , 4

Jadi momen Inersia untuk frame tegak depan adalah

I = Ix + Iy

I = , + , = 2738662,4 mm4

= 5. . 384 . . = 5 .700 . 2300 384 . 2,1 × 10 . 2738662,4 = 425845000 × 10 2208457359 × 10 . = , (aman)

Setelah dilakukan perhitungan defleksi terhadap semua frame pada konstruksi box panel ternyata frame box 1 bagian belakang kurang aman, sehingga harus dilakukan analisa lebih lanjut.