Laporan Perencanaan Konstruksi Atap Baja Tipe E

(1)

LAPORAN

PERENCANAAN KONSTRUKSI ATAP BAJA TIPE E

diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Struktur Baja I yang diampu oleh Ben Novarro Batubara, M.T.

Disusun oleh : Aria Noer Yusnia Putra

2003807

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

BANDUNG

2022

(2)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah Swt. Atas rahmat dan hidayah- Nya penulis dapat menyelesaikan laporan penulisan yang berjudul “Perencanaan Konstruksi Atap Tipe E”

Dalam Penulisan laporan ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada:

1. Bapak Ben Novarro Batubara, M.T. selaku dosen mata kuliah Struktur Baja I

2. Teh Yoshita selaku asisten mata kuliah Struktur Baja I

3. Orang tua dan teman – teman yang saya cintai dan sayangi, yang tidak luput memberikan do’a dan semangatnya.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan ini masih terdapat banyak kekurangan. Penulis berharap agar laporan penulisan ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak.

Bandung, Januari 2022

Penulis

(3)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... 1

DAFTAR ISI ... 2

DAFTAR TABEL ... 5

BAB I PENDAHULUAN ... 6

1.1 Latar Belakang ... 6

1.2 Tujuan Penelitian ... 6

1.3 Ruang Lingkup Penelitian ... 7

1.4 Batasan Masalah ... 7

1.5 Sistematika Penulisan ... 7

BAB II KAJIAN TEORI... 9

2.1 Pengertian Baja ... 9

2.3 Bentuk Profil Baja...10

2.4 Penggunaan Konstruksi Rangka Baja ...10

2.5 Bentuk – Bentuk Baja ...10

2.6 Sifat Metalurgi Baja ...11

2.7 Keuntungan dan Kerugian Penggunaan Konstruksi Baja ...12

2.8 Jenis – Jenis Alat Penyambung Baja ...12

2.9 Dasar – Dasar Perhitungan ...13

2.9.1 Macam – Macam Pembebanan ...13

2.9.2 Perhitungan Dimensi Gording ...13

2.9.3 Perhitungan Dimensi Trackstang ...16

2.9.4 Perhitungan Gaya – Gaya Batang ...17

2.9.5 Perhitungan Sambungan ...19

BAB III RANCANGAN KONSTRUKSI RANGKA BAJA ...21

BAB IVPERHITUNGAN KUDA - KUDA ...21

4.1 Perhitungan Panjang Batang ...22

4.1.1 Panjang Batang Tepi Atas ...22

4.1.2 Panjang Batang Tepi Bawah ...23

4.1.3 Panjang Batang Diagonal ...23

4.1.4 Panjang Batang Horizontal...24

4.2 Perhitungan Dimensi Gording ...25

4.2.1 Akibat Beban Mati ...25

4.2.2 Akibat Beban Hidup / Berguna ...27

4.2.3 Akibat Beban Angin ...28

4.2.4 Akibat Beban Air Hujan ...30

4.2.5 Kontrol Gording ...31

4.2.6 Kontrol Lendutan Yang Timbul ...32

4.2.7 Kontrol Lendutan ...33

4.3 Dimensi Batang Tarik Trackstang ...34

4.4 Dimensi Ikatan Angin ...34

4.4.1 Perhitungan Luas Kuda – Kuda ...35

4.4.2 Pembebanan ...36

4.5 Perhitungan Konstruksi Rangka Batang ...37

4.5.1 Perhitungan Beban ...37

(4)

4.6 Perhitungan Gaya Batang ...40

4.7 Dimensionering Batang Kuda – Kuda ...40

4.8 Perhitungan Sambungan Baut ...47

BAB V PENUTUP ...51

5.1 Kesimpulan...51

5.2 Saran...53

DAFTAR PUSTAKA ...54

(5)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Strruktur Rangka Baja ...29

Gambar 2. Setengah Rangka Baja...30

Gambar 3. Struktur Rangka Baja ...31

Gambar 4. Aturan Cosinus ...32

Gambar 5. Pembebanan Akibat Beban Mati Pada Gording ...35

Gambar 6. Penguraian Beban x dan y...35

(6)

DAFTAR TABEL

(7)

6

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Konstruksi baja merupakan salah satu alternatif yang mulai diminati oleh orang-orang pada masa ini. Pemakaian bahan yang terbilang lebih sedikit daripada beton namun memiliki kekuatan yang tidak kalah dari beton. Serta waktu pengerjaan yang bisa lebih cepat daripada menggunakan bahan beton. Konstruksi baja yang paling banyak diminati adalah konstruksi atap yang menggunakan bahan ringan.

Rangka atap yang dibentuk dengan baja ringan adalah rangka atap truss karena memiliki batang yang cukup banyak sehingga penyebaran beban yang luas dan bisa mereduksi beban yang dipikul oleh batang tertentu. Namun memerlukan bahan yang cukup banyak. Sedangkan atap monoframe memiliki penyebaran beban yang kecil, hanya tertumpu pada beberapa batang saja sehingga kebanyakan untuk rangka ini diperlukan baja dengan kekuatan yang tinggi dan biasanya menggunakan baja gilas panas yang memiliki kekuatan tinggi dan berat yang besar

Laporan tugas terstruktur ini merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi bagi mahasiswa Program Studi S-1 Teknik Sipil yang mengontrak mata kuliah Struktur Baja 1.

Pada penyusunan Tugas Terstruktur ini laporan yang dibahas adalah tentang konstruksi rangka atap baja mulai dari analisis beban, analisis statika, sampai dengan pendimensian beserta gambarnya.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penyusunan laporan tugas ini adalah :

1. Merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi oleh mahasiswa yang mengontrak mata kuliah Struktur Baja 1.

2. Merupakan suatu alat untuk mengukur kemampuan mahasiswa dalam menyerap ilmu yang diperoleh selama perkuliahan.

3. Untuk mengaplikasikan ilmu pengetahuan yang sudah diperoleh mahasiswa dalam perkuliahan.

4. Untuk melatih mahasiswa membuat suatu perencanaan konstruksi struktur baja yang lebih baik dengan cara membuat system perencanaan yang efektif dan efesien.

(8)

7

1.3 Ruang Lingkup Penelitian

Pokok permasalahan yang akan dibahas dalam Tugas ini meliputi perencanaan struktur konstruksi rangka atap baja ringan. Adapun ruang lingkup dalam perencanaan Konstruksi atap ini adalah sebagai berikut :

1) Perhitungan Panjang Batang 2) Perhitungan Dimensi Gording

3) Perhitungan Konstruksi Rangka Batang 4) Dimensionering Batang Kuda-Kuda 5) Perhitungan Sambungan

6) Gambar Kerja

1.4 Batasan Masalah

Penulisan Laporan Tugas ini meliputi perencanaan konsruksi kuda-kuda dengan perhitungan strukturnya dimulai dengan analisa pembebanan sampai dengan pendimensian.

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan uraian lebih terperinci, maka laporan disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

BAB II LANDASAN TEORI

BAB III RANCANGAN KONSTRUKSI BAJA

BAB IV PERHITUNGAN KONSTRUKSI RANGKA BAJA

BAB V PENUTUP

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(9)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian Baja

Baja adalah logam paduan dengan besi sebagai unsur dasar dan karbon sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan karbon dalam baja berkisar antara 0.2%

hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras. Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah mangan (manganese), krom (chromium), vanadium, dan nikel. Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan kekuatan tariknya (tensile strength), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (ductility). Pengaruh utama dari kandungan karbon dalam baja adalah pada kekuatan, kekerasan, dan sifat mudah dibentuk. Kandungan karbon yang besar dalam baja mengakibatkan meningkatnya kekerasan tetapi baja tersebut akan rapuh dan tidak mudah dibentuk (Davis, 1982).

2.2 Baja sebagai Bahan Struktural

Berdasarkan pertimbangan ekonomi, kekuatan, dan sifat baja, pemakaian baja sebagai bahan struktur sering dijumpai pada berbagai bangunan seperti gedung bertingkat, bangunan air, dan bangunan jembatan. Keuntungan yang diperoleh dari baja sebagai bahan struktur adalah:

1. Baja mempunyai kekuatan cukup tinggi dan merata. Kekuatan yang tinggi ini mengakibatkan struktur yang terbuat dari baja, umumnya mempunyai ukuran tampang relatif kecil, sehingga struktur cukup ringan sekalipun berat jenis baja tinggi.

2. Baja adalah hasil produksi pabrik dengan peralatan mesin-mesin yang cukup canggih dengan jumlah tenaga manusia relatif sedikit, sehingga pengawasan mudah dilaksanakan dengan seksama dan mutu dapat dipertanggungjawabkan.

3. Struktur baja mudah dibongkar pasang, sehingga elemen struktur baja dapat dipakai berulang-ulang dalam berbagai bentuk struktur.

4. Struktur dari baja dapat bertahan cukup lama.

(10)

Baja sebagai bahan struktur mempunyai beberapa kelemahan/kekurangan, antara lain :

1. Pemeliharaan memerlukan biaya yang banyak.

2. Kekuatan baja dipengaruhi temperatur.

3. Bahaya tekuk ( buckling ) mudah terjadi

2.3 Bentuk Profil Baja

Baja struktur diproduksi dalam berbagai bentuk profil. Bentuk profil yang sering dijumpai seperti : siku-siku, kanal, I atau H, jeruji, sheet piles, pipa, rel, plat, dan kabel.

Disamping itu, ada profil yang bentuknya serupa dengan profil I tetapi sayapnya lebar, sehingga disebut profil sayap lebar (wide flange). Beberapa kelebihan dari wide flange, yaitu:

1. Kekuatan lenturnya cukup besar 2. Mudah dilakukan penyambungan

Adanya kelebihan menjadikan wide flange sering digunakan sebagai kolom dan balok pada bangunan gedung, gelagar dan rangka jembatan, dan bangunan struktur lainnya.

Khusus untuk wide flange dengan perbandingan lebar sayap dan tinggi profil (b/h) sama dengan satu atau disebut juga profil H. Profil H ini, sangat cocok digunakan untuk struktur pondasi tiang pancang.

2.4 Penggunaan Konstruksi Rangka Baja

Penggunaan konstruksi rangka baja untuk bangunan sangat luas sekali, antara lain:

 Kuda-kuda ( kap spant )

 Ikatan angin

 Jembatan rangka

 Tiang transmisi ( untuk jaringan listrik tegangan tinggi )

 Menara air

2.5 Bentuk – Bentuk Baja

Bahan baja yang dipergunakan untuk bangunan berupa bahan batangan dan plat.

Penampang dari bahan baja biasanya disebut profil. Macam-macam profil yang terdapat di pasaran antara lain :

(11)

 Baja siku-siku sama kaki

 Baja siku-siku tidak sama kaki (baja T)

 Baja siku-siku tidak sama kaki (baja L)

 Baja I

 Baja canal 2) Profil gabungan

 Dua baja L sama kaki

 Dua baja L tidak sama kaki

 Dua baja I 3) Profil susun

 Dua baja I atau lebih

2.6 Sifat Metalurgi Baja

Sifat metalurgi baja ini sangat berkaitan erat dengan fungsi dari unsur-unsur atau komponen kimia dalam baja. Baja struktur yang biasa dipakai untuk struktur rangka bangunan adalah baja karbon (carbon steel) dengan kuat tarik sebesar 400 MPa, sedang baja struktur dengan kuat tarik lebih dari 500 Mpa sampai 1000 Mpa disebut baja kekuatan tinggi (high strength steel).

Sifat –sifat Baja

sifat yang dimiliki baja yaitu kekakuanya dalam berbagai macam keadaan pembebanan atu muatan. Terutama tergantung dari :

• Cara peleburannya

• Jenis dan banyaknya logam campuran

• Proses yang digunakan dalam pembuatan.

Dalil I

Besi murni tidak mempunyai sifat-sifat yang dibutuhkan untuk dipergunakan sebagai bahan penanggung konstruksi.

Dalil II

Peningkatan nilai dari sifat-sifat tertentu, lazim dengan tidak dapat dihindarkan senantiasa mengakibatkan pengurangan dari nilai sifat-sifat lain, misalnya baja dengan

keteguhan tinggi, istimewa lazimnya kurang kenyal.

(12)

2.7 Keuntungan dan Kerugian Penggunaan Konstruksi Baja

Dibandingkan dengan konstruksi lain seperti beton atau kayu pemakaian baja sebagai bahan konstruksi mempunyai keuntungan dan kerugian, yaitu:

Keuntungan :

 Bila dibandingkan dengan beton baja lebih ringan

 Baja lebih mudah untuk dibongkar atau dipindahkan

 Konstruksi baja dapat dipergunakan lagi

 Pemasangannya relative mudah

 Baja sudah mempunyai ukuran dan mutu tertentu dari pabrik

Kerugian :

 Bila konstyruksinya tervbaikar maka kekuatannya berkurang

 Baja dapat terkena karat sehingga membutuhkan perawatan

 Memerlukan biaya yang cukup besar dalam pengangkutan

 Dalam pengerjaannya diperlukan tenaga ahli dalam hal knstruksi baja

2.8 Jenis – Jenis Alat Penyambung Baja

a) Baut

Pemakaian baut diperlukan bila:

1. Tidak cukup tempat untuk pekerjaan paku keling 2. Jumlah plat yang akan disambung> 5d (d diameter baut) 3. Dipergunakan untuk pegangan sementara

4. Konstruksi yang dapat dibongkar pasang

b) Paku Keling

Sambungan paku keling dipergunakan pada konstruksi yang tetap, berarti tidak dapt dibongkar pasang.Jumlah tebal pelat yang akan disambung tidak boleh>6d ( diameter paku keling).Beberapa bentuk kepala paku keling:

c) Las Lumer

Ada 2 macam las lumer menurut bentuknya, yaitu: Las tumpul dan las sudut.

(13)

2.9 Dasar – Dasar Perhitungan

Berdasarkan pembagian fungsi dari masing-masing bagian konstruksi kuda-kuda, dalam penyelesaian perencanaan perhitungan dapat dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu :

1. Perhitungan dimensi gording

2. Perhitungan dimensi batang tarik ( trackstang ) 3. Perhitungan dimensi ikatan angin

4. Perhitungan dimensi kuda-kuda 5. Perhitungan kontruksi perletakan 6. Penggambaran

2.9.1 Macam – Macam Pembebanan

Pembebanan yang digunakan pada konstruksi rangka baja (pembebanan pada kuda-kuda), terdiri dari :

a. Beban Mati

• Beban penutup atap dan gording ( tanpa tekanan angin )

• Beban berguna P = 100 kg

• Berat sendiri kuda-kuda b. Beban Angin

• Beban angin kanan

• Beban angin kiri c. Beban Plafond

d. Beban air hujan

2.9.2 Perhitungan Dimensi Gording

Gording diletakan diatas beberapa kuda-kuda yang fungsinya menahan beban atap dan perkayuannya, dan kemudian beban tersebut disalurkan pada kuda-kuda. Pembebanan pada gording berat sendiri gording dan penutup atap

Dimana : a = jarak gording L = jarak kuda-kuda

G =

1 1

2a 2a

 + 

 

 x L (meter) x berat per m² penutup atap per m² gording = a x berat penutup atap per m²

catatan: Berat penutup atap tergantung dari jenis penutup atap

(14)

Berat jenis gording diperoleh dengan menaksirkan dimensi gording, biasanya gording menggunakan profil I, C (tabel profil) dan di dapat berat per m gording.

Berat sendiri gording = g² kg/m

Berat mati = b.s penutup atap + b.s gording

= (g¹ + g²) kg/m

Gording di letakkan tegak lurus bidang penutup atap, beban mati (g) bekerja vertikal.

gx = g cos  gy = g sin 

Gording diletakkan diatas beberapa kuda-kuda, jadi merupakan balik penerus diatas beberapa balok tumpuan (continuous bean). Untuk memudahkan perhitungan dapat dianggap sebagai balok diatas dua tumpuan statis tertentu dengan mereduksi momen lentur.

akibat gx → Mgl = 0,80 (1/8 gx l²)

= 0,80 (1/8 sin _l²₎ akibat gy → Myl = 0,8 (1/8 gy l²)

= 0,80 (1/8 g cos _l²₎

a. Beban berguna

Beban berguna P = 100 kg bekerja di tengah-tengah gording

Mmax = 80 % ( ¼ PL)

Akibat Px → Mx2 = 0,80 ( ¼ PxL )

= 0,80 ( ¼ P sin _{L )} Akibat Py → My2 = 0,80 ( ¼ Py L )

= 0,80 ( ¼ P cos _{L )}

b. Beban angin

(15)

Ikatan angin hanya bekerja menahan gaya normal/aksial tarik saja. Cara kerjanya, apabila yang satu bekerja sebagai batang tarik maka yang lainnya tidak menahan apa-apa dan sebaliknya. Beban angin dianggap bekerja tegak lurus bidang atap

Beban angin yang di tahan gording

W = a . x tekanan angin per meter (kg/m²)

Mmax = 80 % ( 1/8 WL² ) = 0,80 ( 1/8 WL² )

Akibat Wx → Mx3 = 0

Akibat Wy → My3 = 0,80 ( 1/8 WyL² ) = 0,80 (1/8WL²)

c. Kombinasi pembebanan I. Mx total = Mx1 + Mx2

My total = My1 + My2

II. Beban mati + Beban berguna + Beban angin Mx total = Mx1 + Mx2

My total = My1 + My2 + My3

d. Kontrol tegangan Kombinasi I

1600 / 2

Mxtotal Mytotal

kg cm

Wy Wx

 = +  = catatan : jika   _{, maka}

dimensi gording diperbesar

Kombinasi II

1, 25 Mxtotal Mytotal

Wy Wx

 = + +  =  catatan: jika

  1, 25 

_,

maka dimensi gording di perbesar

(16)

e. Kontrol lendutan

• Akibat beban mati:

EI cm L F q

y x

xl 384

5 ⁴

= cm

EI L F q

x y

384

5 ⁴

=

• Akibat beban berguna EI cm

L F P

x x

x 48

3

2 = cm

EI L F W

y y

y 48

5 ³

2 =

• Akibat beban angin

3

Fx = 0 cm

EI cm L F W

x y

y 384

5 ⁴

3 =

Fx total = (Fx1+Fx2)



_F

Fy total = (Fy1+Fy2+Fy3)



_F f

f f

F₁ = _x²+ _y² 

catatan : jika F > F maka dimensi gording di perbesar

2.9.3 Perhitungan Dimensi Trackstang

Batang tarik berfungsi untuk mengurangi lendutan gording pada arah sumbu x (kemiringan atap dan sekaligus untuk mengurangi tegangan lentur pada arah sumbu x).

Batang tarik menahan gaya tarik Gx dan Px, maka :

Gx = berat sendiri gording + penutup atap arah sumbu x Px = beban berguna arah sumbu x

Pbs = Gx + Px

Karena batang tarik di pasang dua buah, per batang tarik :

2 Px P_ts =Gx+



ambil

Fn

F  

=

→



2

Px Fn Gx

Fn Px

Gx+ =  = +

(17)

Fbr =125 % Fn Fbr = ¼ п d² dimana : Fn = luas netto

Fbr = luas brutto

A = diameter batang tarik (diperoleh dari tabel baja) a. Batang Tarik

Fn =



p

Dimana: Fn = Luas penampang netto Fbr = Fn + ∆ F



Fbr = 125%

P = Gaya batang

 = Tegangan yang diijinkan b. Batang Tekan

Imin = 1,69 P.Lk² , di mana:

Imin = momen inersia minimum (cm⁴)

P = gaya batang tekan (Kg) Lk = panjang tekuk (cm)

Setelah diperoleh Imin lihat tabel propil maka diperoleh dimensi/ukuran propel Kontrol: - terhadap sumbu bahan

- terhadap sumbu bebas bahan

2.9.4 Perhitungan Gaya – Gaya Batang

Besarnya gaya batang tidak dapat langsung dicari dengan cara cremona, karena ada momen lentur pada kolom. Perhitungan dapat diselesaikan dengan membuat batang- batang tambahan (fiktif). Selanjutnya, dapat diselesaikan dengan cara cremona.

Ada dua cara untuk mencari besarnya gaya batang yaitu dengan cara : 1. Grafis, yaitu dengan cara cremona dan car cullman

2. Analistis, yaitu dengan cara ritter, cara Henenberg, cara keseimbangan titik kumpul.

Untuk mencari gaya batang pada konstuksi kuda-kuda, biasanya dipakai dengan cara cremona kemudian di kontrol dengan cara ritter. Selisih kesalahan cara cremona ddan cara ritter maksimum 3 % jika lebih maka perhitungan harus diulang

(18)

Asumsi yang di ambil dalam penyelesaian konsrtuksi rangka batang, terutama untuk mencari besarnya gaya batang, yaitu :

1. Titik simpul dianggap sebagai sendi (M = 0).

2. Tiap batang hanya memikul gaya normal atau aksial tarik atau tekan.

3. Beban dianggap bekerja pada titik simpul.

a. Beban mati, dianggap bekerja vertikal pada tiap-tiap titik simpul batang tepi atas.

b. Beban angin, dianggap bekerja tegak lurus bidang atap pada tiap-tiap simpul batang tepi atas.

c. Bahan plafon, dianggap bekerja vertikal pada tiap-tiap titik simpul batang tepi bawah.

4. Gaya batang tekan arahnya mendekati titik simpul dan gaya batang tarik arahnya menjauhi titik simpul.

a. Cara Cremona (Cara Grafis)

Dalam menyelesaiannya perlu diperhatikan:

1. Ditetapkan segala gaya ,yaitu dari satuan Kg/ton menjadi satuan cm.

2. Penggambaran gaya batang dimulai dari titik simpul yang hanya memiliki maksimum dua gaya batang yang belum diketahui.

3. Urutan penggambaran dapat searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam. Keduanya jangan dikombinasikan.

4. Akhir dari penggambaran gaya batang harus kembali pada titik dimulai penggambaran gaya batang.

Prosedur penyelesaian cara cremona:

1. Gambar bentuk kuda-kuda rencana dengan skala yang benar, lengkap dengan ukuran gaya-gaya yang bekerja.

2. Tetapkan skala gaya dari Kg atau ton menjadi cm.

3. Cari besar resultan dari gaya yang bekerja.

4. Cari besar arah dan titik tangkap dari reaksi perletakan.

5. Tetapkan perjanjian arah urutan penggambarandari masing-masing gaya batang pada titik simpul (searah atau berlawanan jarum jam).

6. Gambar masing-masing gaya batang sesuai ketentuan pada patokan yang berlaku.

(19)

8. Besarnya gaya yang dicari adalah panjang gaya batang dikalikan skala gaya b. Cara Ritter (Analisis)

Mencari gaya-gaya dengan cara ritter bersifat analitis dan perlu diperhatikan ketentuan berikut:

i. Membuat garis potong yang memotong beberapa batang yang akan dicari.

ii. Batang yang terpotong diasumsikan sebagai batang tarik.Arah gaya menjauhi titik simpul.

Catatan : Sebaikanya ditinjau bagian konstruksi yangterdapat gaya lebih sedikit, hal ini untuk mempercepat perhitungan.

Urutan cara penggambaran:

1. Gambar bentuk konstruksi rangka batang yang akan dicari ,gaya batang lengkap dengan ukuran dan gaya-gaya yang bekerja.

2. Cari besar reaksi perletakan

3. buat garis potong yang memotong batang yang akan dicari gaya batangnya.

4. Tinjau bagian konstruksi yang terpotong tersebut dimana terdapat gaya-gaya yang lebih sedikit.

5. Tandai arah gaya dari batang yang terpotong tersebut dimana terdapat gaya yang lebih sedikit.

6. Cari jarak gaya trhadap titik yang ditinjau.

7. Selanjutnya didapat gaya batang yang dicari.

2.9.5 Perhitungan Sambungan

Dalam kontruksi baja ada beberapa sambungan yang biasanya digunakan. Pada perhitungan disini yang dipergunakan adalah sambungan baut. Karena pada baut terdapat ulir yang menahan geser dan tumpu, maka hanya diperhitungkan bagian galinya (kran).

Akibat pembebanan (tarik/tekan), pada baut bekerja gaya dalam berupa gaya geser dan gaya normal. Gaya normal menimbulkan tegangan tumpu pada baut, sedangkan gaya geser menimbulkan tegangan geser pada baut. Untuk perhitungan sambungan dengan baut perlu diketahui besarnya daya pikul 1 baut terhadap geser dan tumpu.

Fgs = ¼ .  . d² Ftp = d. Smin

Dimana : Fgs = Luas bidang geser Ftp = Luas bidang tumpu

(20)

Smin = Tebal plat minimum d = diameter baut Catatan:

• Untuk sambungan tunggal (single skear) Ngs = ¼ .  . d²

• Untuk sambungan ganda (double skear) Ngs = ¼ .  . d². C

Ntp = d. Smin . σtp

jika tumpu menunjukkan tegangan tumpu yang diijinkan, maka harus diperhitungkan harga terkecil antara Pmaks tumpu dan Pmaks geser. Jadi banyaknya baut adalah :

p m aks

t N n P

min.

s =

maks

g N n P

min.

=

(21)

BAB III

RANCANGAN KONSTRUKSI RANGKA BAJA

Gambar 1. Rangka Baja

Ketentuan :

Tipe kontruksi Atap : E

Bahan penutup atap : Genting Beton Jarak gading-gading kap (l) : 2.4 m

Bentang kap (L) : 13 m

Sudut  (Kemiringan Atap) : 23^º Beban Angin Kiri : 43 kg/m² Beban Angin Kanan : 50 kg/m²

Beban Plafond : GRC

Sambungan : Baut

Beban Berguna (orang) : 100 kg

Baja BJ 33 : 1333 kg/cm²

Perletakan : Rol – Sendi

(22)

BAB IV

PERHITUNGAN RANCANGAN KUDA – KUDA

4.1 Perhitungan Panjang Batang 4.1.1 Panjang Batang Tepi Atas

Gambar 2. Perhitungan Panjang Batang Tepi Atas tan α =^𝐶𝐷

𝐴𝐷 cos α =^𝐴𝐷

𝐴𝐶

tan 23° = ^𝐷𝐶

6.5 cos 23 =^6.5

𝐴𝐶

𝐷𝐶 = 2.75 𝑚 𝐴𝐶 = 7.06 𝑚

Maka panjang batang a adalah:

a =𝐴𝐶 4

a =7.06 4 a = 1.765 𝑚

(23)

Syarat panjang batang tepi atas < 2 𝑚𝑒𝑡𝑒𝑟 maka, 𝑎 = 1.765 𝑚 < 2𝑚 OK!

4.1.2 Panjang Batang Tepi Bawah

Diketahui panjang batang bawah (B) bernilai konstan, maka dapat dihitung panjang batang tepi bawah, sebagai berikut :

𝐵 =6.5

3 = 2.16 𝑚

Jadi, 𝐵1 = 𝐵2 =¹

2𝐵3 =¹

2𝐵3 = 𝐵4 = 𝐵5 = 1,72 𝑚

4.1.3 Panjang Batang Diagonal

Untuk menghitung panjang batang diagonal, selain dengan teorema phytagoras, dapat juga menggunakan aturan cosinus, yaitu :

Gambar 4. Aturan Cosinus

• 𝑑1 = 𝑑12 = √𝑎1²+ 𝑏1²− 2. 𝑎1. 𝑏1. cos 23 = 0.875 m

• 𝑑2 = 𝑑11 = √(𝑎1 + 𝑎2)²+ 𝑏1²− 2(𝑎1 + 𝑎2). 𝑏1. 𝑐𝑜𝑠23 = 1.759 𝑚

• 𝑑3 = 𝑑10 = √(𝑎1 + 𝑎2)²+ (𝑏1 + 𝑏2)²− 2(𝑎1 + 𝑎2). (𝑏1 + 𝑏2)𝑐𝑜𝑠23 = 1.75 𝑚

• 𝑑4 = 𝑑9 = √(𝑎3)²+ (ℎ1)²− 2. 𝑎3. ℎ1. 𝑐𝑜𝑠23 = 0.875

• 𝑑6 = 𝑑7 = √(𝑎3 + 𝑎4)²+ (ℎ1)²− 2(𝑎3 + 𝑎4)(ℎ1). 𝑐𝑜𝑠23

(24)

= 1.759 𝑚

• (𝑑5 = 𝑑8) + 𝑑6 =

√(𝑎1 𝑥 4)²+ (𝑏1 𝑥 2)²− 2(𝑎1 𝑥 4)(𝑏1 𝑥 2). 𝑐𝑜𝑠23 = 3.519 𝑚

(𝑑5 = 𝑑8) = 3.159 − 𝑑6 (𝑑5 = 𝑑8 = 1.760 𝑚

4.1.4 Panjang Batang Horizontal

• ℎ1 = ℎ2 =_𝑏1+𝑏2^ℎ1 =^𝑎3+𝑎4_{4 𝑥 𝑎1}

= ^ℎ1

4.32=^3,53

7.06 = 3,53 𝑥 4.32

7.06

= 2,16 𝑚

Tabel 1 Resume Panjang Batang

NO

BATANG ATAS (m)

BATANG BAWAH (m)

BATANG HORIZONTAL (m)

BATANG DIAGONAL (m)

1 1,765 2.16 2,16 0.875

2 1,765 2.16 2,16 1.759

3 1,765 4.32 - 1.75

4 1,765 2.16 - 0.875

5 1,765 2.16 - 1.760

6 1,765 - - 1.759

7 1,765 - - 1.759

8 1,765 - - 1.760

9 - - - 0.875

10 - - - 1.75

11 - - - 1.759

12 - - - 0.875

(25)

4.2 Perhitungan Dimensi Gording

Dimensi gording dipengaruhi oleh mutu baja. Mutu baja yang dipakai ialah mutu baja 33 dengan nilai tegangan izin (σ) = 1333 kg/cm²

➢ Muatan mati : berat sendiri gording ( kg/m ) berat sendiri penutup atap ( kg/m²)

➢ Muatan hidup, yaitu berat orang dengan berat P = 100 Kg

➢ Muatan angin ( kg/m²)

Gording diletakan pada tiap-tiap titik simpul atas. Dari hasil pengukuran, didapat jarak gording = 1,765 m

Beban-beban yang dipikul oleh gording adalah sebagai berikut :

➢ Beban mati, yang terdiri dari berat penutup atap, berat sendiri kuda-kuda dan berat sendiri gording.

➢ Beban berguna, yaitu beban karena manusia dianggap sebesar 100 kg.

➢ Beban angin, yang terdiri dan angin kiri dan angin kanan.

4.2.1 Akibat Beban Mati

Dari perencanaan, didapat :

➢ Jarak gording = 1,765 m

➢ Jarak kuda – kuda = 2.4 m

➢ Berat penutup atap (Genting Beton) = 50 kg/m²

➢ Berat sendiri gording C 6^𝟏

𝟐 = 7,09 kg/m

- h = 65 - wx = 17,7

- b = 42 - Iy = 14,1 - d = 5,5 - wy = 5,07 - Ix = 57,5

(26)

➢ Kemiringan atap = 23°

Gambar 5. Pembebanan Akibat Beban Mati Pada Gording

Gording diletakan tegak lurus bidang atap, sedangkan beban mati bekerja vertical maka q diuraikan terhadap sumbu x dan y:

Gambar 6. Penguraian Beban Pada Sumbu X dan Y

Pembebanan akibat benda mati pada gording : Berat penutup terdiri atas q1 dan q2, dimana :

• 𝑞1 = 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑝𝑒𝑛𝑢𝑡𝑢𝑝 𝑎𝑡𝑎𝑝 (𝑎𝑠𝑏𝑒𝑠) × 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑔𝑜𝑟𝑑𝑖𝑛𝑔 = 50 kg/m × 1,765 m

= 88.25 kg/m

• 𝑞2 = 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑒𝑛𝑑𝑖𝑟𝑖 𝑔𝑜𝑟𝑑𝑖𝑛𝑔 = 7,09 kg/m

• 𝑞 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑞1 + 𝑞2 = 88.25 + 7,09

q.cosα q.sinα

q

Y X

α

(27)

= 95.34 kg/m

• 𝑞𝑥1 = 𝑞 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 × sin 𝛼 𝑞𝑦1 = 𝑞 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 × cos 𝛼 = 95.34 × sin 23° = 95.34 × cos 23°

= 37.25231 kg/m = 87.76093kg/m

Karena dianggap sebagai balok menerus di atas beberapa tumpuan (Continuous Beam), maka untuk memudahkan perhitungan dapat dianggap sebagai balok akibat beban terbagi di atas tumpuan dan terletak bebas pasa ujungnya, sehingga :

➢ Mmax = 1/8 × q × l² × 80%

Akibat qx → My = 1/8 × qy × (l/2)² × 80%

Akibat qy → Mx = 1/8 × qx × (l/2)² × 80%

Karena dipakai trackstang sebanyak 2, maka l terbagi 2 :

• 𝑀𝑥1 =¹

8× 𝑞𝑥 × (^𝑙

2)²× 80%

= ¹

8× 37.25231 × (^2.4

2)² × 0,8 = 5.354332 𝑘𝑔𝑚

• 𝑀𝑦1 =¹

8× 𝑞𝑦 × (𝑙)²× 80%

= ¹

8× 87.76093 × (2.4)²× 0,8 = 50.5503 𝑘𝑔𝑚

4.2.2 Akibat Beban Hidup / Berguna

Beban hidup adalah (P) = 100 kg merupakan beban terpusat yang bekerja ditengah-tengah bentang gording. Beban ini diperhitungakan kalau ada yang bekerja diatas gording. Sehingga momen momen yang timbul diambil jika P berada ditengah-tengah bentang gording.

P.cosα P.sinα

P

Y X

α

(28)

Gambar 6. Penguraian Beban Pada Sumbu X dan Y

• 𝑃𝑥 = 𝑃 × sin 23 ° 𝑃𝑦 = 𝑃 × cos 35,5°

= 100 × sin 23° = 100 × cos 23°

= 39.07311 𝑘𝑔 = 92.05049 𝑘𝑔 Momen yang timbul akibat beban hidup :

➢ Mmax = ¹

4× 𝑝𝑥 × (^𝑙

2) × 80%

Akibat px → My = ¹

4× 𝑝𝑦 × (^𝑙

2) × 80%

Akibat py → Mx = ¹

4× 𝑝𝑥 × 𝑙 × 80%

• 𝑀𝑥2 =¹

4× 𝑝𝑥 × (^𝑙

2) × 80% 𝑀𝑦2 =¹

4× 𝑝𝑦 × 𝑙 × 80%

= ¹

4× 39.07311 × (^2.4

2) × 0,8 = ¹

4× 92.050 × 2.4 × 0,8 = 9.377542 𝑘𝑔𝑚 = 44.18423 𝑘𝑔𝑚

4.2.3 Akibat Beban Angin

Beban angin tergantung pada bentuk dan tinggi konstruksi, besarnya sudut kemiringan atap, dan lokasi bangunan itu berdiri, Beban angin bekerja tegak lurus bidang atap.

Gambar 7. Penguraian Beban Pada Sumbu X dan Y Diketahui data sebagai berikut :

➢ Koefisien angin tekan (C) = 0,02𝛼 − 0,4

➢ Koefisien angin hisap (C¹) = −0,4

➢ Beban angin kiri (w) = 43 kg/m²

➢ Beban angin kanan (w) = 50 kg/m² Wy

Y X

α Wx = 0

(29)

➢ Kemiringan atap (α) = 23°

Koefisien angin :

• Koefisien angina tekan (C) = 0,02𝛼 − 0,4 = 0,02(23) − 0,4 = 0,06

• Koefisien angin hisap (C¹) = -0,4

• Angin kiri

Tekan (w) = 𝐶 × 𝑃𝑘𝑖𝑟𝑖 × 𝑎 = 0,06 × 43 × 1,765 = 4.5537 kg/m Hisap (w¹) = 𝐶 × 𝑃𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛 × 𝑎 = −0,4 × 43 × 1,765 = -30.358 kg/m

• Angin kanan

Tekan (C) = 𝐶 × 𝑃𝑘𝑖𝑟𝑖 × 𝑎 = 0,06 × 50 × 1,765 = 5.295 kg/m

Hisap (w¹) = 𝐶 × 𝑃𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛 × 𝑎 = −0,4 × 50 × 1,765 = -35.3 kg/m

Karena dianggap sebagai balok menerus diatas beberapa tumpuan (Continues Beam), maka untuk memudahkan perhitungan dpat dianggap sebagai balok akibat beban terbagi diatas tumpuan dan terletak bebas pada ujungnya sehingga,

➢ Mmax = ¹

8× 𝑤 × 𝑙² Akibat wx → 𝑀𝑦 =¹

8× 𝑤𝑦 × 𝑙²× 80% wx = 0 Akibat wy → 𝑀𝑥 =¹

8× 𝑤𝑥 × (^𝑙

2) ² × 80% wy = 5.295 kg/m Dalam perhitungan, diambil harga w tekan terbesar. Didapat 29,326 kg/m, maka

• 𝑀𝑥3 =¹

8× 𝑤𝑥 × (^𝑙

2)²× 80% 𝑀𝑦3 =¹

8× 𝑤𝑦 × 𝑙²× 80%

= ¹

8× 0 × (^2.4

2)²× 0,8 = ¹

8×5.295× (2.4)²× 0,8 = 0 kg/m = 3.04992 kg/m

(30)

4.2.4 Akibat Beban Air Hujan

Gambar 8. Penguraian Beban Pada Sumbu X dan Y

Beban air hujan (Ph) = 40 kg

• 𝑞 𝑎𝑖𝑟 = (40 − 0,8𝛼)

= (40 − 0,8(23)) = 21,6 kg/m²

• q Hujan = (q air x a )

= (21.6 x a )

=38.124

➢ Mencari qx2 dan qy2 (Karena perhitungan dilakukan dengan kg/m)

• 𝑞𝑦2 = 𝑞𝑦1 × 𝑎 𝑞𝑋2 = 𝑞𝑥1 × 𝑎

= 38.124 × cos 23 = 38.124 × sin 23°

= 14.89623 kg/m = 35.0933 kg/m

➢ 𝑀𝑚𝑎𝑥 =¹

8× 𝑞 𝑎𝑖𝑟 × 𝑙²× 80%

Akibat qx → 𝑀𝑥 =¹

8× 𝑞 𝑎𝑖𝑟 𝑥 × (^𝑙

2)²× 80%

Akibat qy → 𝑀𝑦 =¹

8× 𝑞 𝑎𝑖𝑟 𝑦 × 𝑙²× 80%

• 𝑀𝑥𝑞 =¹

8× 𝑞 𝑎𝑖𝑟 𝑥 × (^𝑙

2)²× 80% 𝑀𝑦𝑞 =¹

8× 𝑞 𝑎𝑖𝑟 𝑦 × 𝑙²× 80%

= ¹

8× 11,586 × (^2.4

2)²× 0,8 = ¹

8× 16,243 × 2.4²× 0,8 = 2.1450𝑘𝑔𝑚 = 20.21376𝑘𝑔𝑚

Tabel 2. Beban dan Momen

P dan M Beban Mati Beban Hidup Beban Angin Beban Air Hujan

P - 100 kg - -

Wmax 95.34 kg/m - 5.295 kg/m 38.12kg/m²

qair.cosα qair.sinα

qair

Y X

α

(31)

Px - 39.07 kg - -

Py - 92.05 kg - -

Qx 37.25 kg/m - - 14.89 kg/m

Qy 87.76 kg/m - 5.295 kg/m 35.09 kg/m

Mx 5.36 kg/m 9.37 kgm - 2.145 kgm

My 50.55 kg/m 44.18 kgm 3.049 kg/m 20.213 kgm

4.2.5 Kontrol Gording

Kontrol gording terhadap tegangan. Dari tabel profil baja dapat diketahui, bahwa : 𝐵𝐽 33 → 𝜏 𝑖𝑧𝑖𝑛 = 1333 𝑘𝑔/𝑐𝑚²

𝐶 − 61

2→ 𝑊𝑥 = 17,7 𝑐𝑚² 𝑙𝑥 = 57,5 𝑐𝑚⁴ 𝑤𝑦 = 5,07 𝑐𝑚³ 𝑙𝑦 = 14,1 𝑐𝑚⁴

• Kombinasi Pembebanan I

Akibat beban mati + akibat beban hidup 𝑀𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑀𝑥1 + 𝑀𝑥2

= 5.364 + 9.377

= 14.741 𝑘𝑔𝑚 → 1474.1 𝑘𝑔𝑐𝑚 𝑀𝑦 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑀𝑦1 + 𝑀𝑦2

= 50.55 + 44.184

= 94.734 𝑘𝑔𝑚 → 9473.4 𝑘𝑔𝑐𝑚

Kontrol Tegangan 𝜎 =^{𝑀𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙}

𝑊𝑦 +^{𝑀𝑦 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙}

𝑊𝑥 < 𝐵𝐽 33 𝜎 =^1474.1

5,07 +^9473.4

17,7 < 1333 𝑘𝑔/𝑐𝑚²

𝜎 = 825.9909 𝑘𝑔/𝑐𝑚² < 1333 𝑘𝑔/𝑐𝑚² OK!

• Kombinasi Pembebanan II

Akibat beban mati + akibat beban hidup + akibat beban angin 𝑀𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑀𝑥1 + 𝑀𝑥2 + 𝑀𝑥3

= 5.364 + 9.377 + 0

(32)

= 14.741 𝑘𝑔𝑚 → 1474.1 𝑘𝑔𝑐𝑚 𝑀𝑦 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑀𝑦1 + 𝑀𝑦2 + 𝑀𝑦3

= 50.55 + 44.184 + 3.049 = 97.784 𝑘𝑔𝑚 → 9778.4 𝑘𝑔𝑐𝑚

Kontrol Tegangan 𝜎 =^{𝑀𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙}

𝑊𝑥 < 𝐵𝐽 33 𝜎 =^1474.1

5,07 +^9778.4

17,7 < 1333 𝑘𝑔/𝑐𝑚²

𝜎 = 843.2214𝑘𝑔/𝑐𝑚² < 1333 𝑘𝑔/𝑐𝑚² OK!

• Kombinasi Pembebanan III

Akibat beban mati + akibat beban hidup + akibat beban angin + akibat beban air hujan

𝑀𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑀𝑥1 + 𝑀𝑥2 + 𝑀𝑥3 + 𝑀𝑥4 = 5.364 + 9.377 + 0 + 2.145 = 16.886 𝑘𝑔𝑚 → 1688.6 𝑘𝑔𝑐𝑚 𝑀𝑦 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑀𝑦1 + 𝑀𝑦2 + 𝑀𝑦3 + 𝑀𝑦4

= 50.55 + 44.184 + 3.049 + 20.13 = 117,998 𝑘𝑔𝑚 11799.8 𝑘𝑔𝑐𝑚 Kontrol Tegangan

𝜎 =^{𝑀𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙}

𝑊𝑥 < 𝐵𝐽 33 𝜎 =^1688.6

5,07 +^11799.8

17,1 < 1333 𝑘𝑔/𝑐𝑚² 𝜎 = 999.73 𝑘𝑔/𝑐𝑚² < 1333 𝑘𝑔/𝑐𝑚²

4.2.6 Kontrol Lendutan Yang Timbul

Syarat lendutan yang digunakan adalah 𝑓 = ¹

250𝑙 → 𝑙 = 3 𝑚 → 300 𝑐𝑚 𝑓 = ¹

250𝑙 → ¹

250(300) = 1,2 𝑐𝑚 𝑙𝑥 = 57,5 𝑐𝑚⁴ 𝑙𝑦 = 14,1 𝑐𝑚⁴

𝐸 = 2,1 × 10⁶ 𝑘𝑔𝑚/𝑐𝑚² 𝑙 = 3 𝑚 → 300 𝑐𝑚

(33)

• Akibat Beban Mati

𝑞𝑥1 = 37.25 𝑘𝑔𝑚/𝑚 → 0,3725 𝑘𝑔/𝑐𝑚 𝑞𝑦1 = 87.76 𝑘𝑔𝑚/𝑚 → 0,8776 𝑘𝑔/𝑐𝑚

𝐹𝑥1 =^{5×𝑞𝑥×(}

𝑙 2)⁴

384×𝐸×𝑙𝑦 𝐹𝑦1 = ^{5×𝑞𝑦×𝑙}⁴

384×𝐸×𝑙𝑥

= ^5×0,3725×(

240 2)⁴

384×2,1×10⁶×14,1 = 5×0,8776×240⁴ 384×2,1×10⁶×57,5

= 0,0339𝑐𝑚 = 0,0.3139 𝑐𝑚

• Akibat Beban Hidup

𝑃𝑥 = 39.07 𝑘𝑔/𝑚 → 0,3807𝑘𝑔/𝑐𝑚 𝑃𝑦 = 92.05 𝑘𝑔/𝑚 → 0,9205 𝑘𝑔/𝑐𝑚

𝐹𝑥1 = ^𝑃𝑥×(

𝑙 2)³

48×𝐸×𝑙𝑦 𝐹𝑦1 = ^{𝑃𝑦×𝑙}³

48×𝐸×𝑙𝑥

= ^39,07×(

240 2)³

48×2,1×10⁶×14,1 = ^92.05×240³

48×2,1×10⁶×57,5

= 0,0475 𝑐𝑚 = 0.2195 𝑐𝑚

• Akibat Beban Angin 𝑊𝑥 = 0

𝑊𝑦 = 5.295 𝑘𝑔/𝑚 → 0,05295 𝑘𝑔/𝑐𝑚 𝐹𝑥 = 0

𝐹𝑦 = ^{5×𝑊𝑦×𝑙}⁴

384×𝐸×𝑙𝑥

=5×0,05295×(300)⁴ 384×2,1×10⁶×57,5

= 0,0189 𝑐𝑚

• Akibat Beban Air Hujan

𝑞𝑥 = 14.89 𝑘𝑔/𝑚 → 0,1489 𝑘𝑔/𝑐𝑚 𝑞𝑦 = 35.09 𝑘𝑔/𝑚 → 0,3509 𝑘𝑔/𝑐𝑚

𝐹𝑥4 =^{5×𝑞𝑥×(}

𝑙 2)⁴

388×𝐸×𝑙𝑦 𝐹𝑦1 = ^{5×𝑞𝑦×𝑙}⁴

384×𝐸×𝑙𝑥

= ^5×0,1489×(

240 2 )³

384×2,1×10⁶×14,1 = 5×0,3509×240⁴ 384×2,1×10⁶×57,5

= 0,0135 𝑐𝑚 = 0,1255 𝑐𝑚

4.2.7 Kontrol Lendutan

𝐹𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐹𝑥1 + 𝐹𝑥2 + 𝐹𝑥3 + 𝐹𝑥4 < 0,96 𝑐𝑚 = 0,0339 + 0,0475 + 0 + 0,0135 < 0.96 𝑐𝑚

(34)

= 0,095057 𝑐𝑚 < 0.96 𝑐𝑚 OK!

𝐹𝑦 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐹𝑦1 + 𝐹𝑦2 + 𝐹𝑦3 + 𝐹𝑦4 < 0,96 𝑐𝑚

= 0.3139 + 0,2195 + 0,0189 + 0,1255 < 0,96 𝑐𝑚 = 0,678021 𝑐𝑚 < 0.96 𝑐𝑚 OK!

Kombinasi Pembebanan

𝐹 = √(𝐹𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙)²+ (𝐹𝑦 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙)² < 0,96 = √(0,095057 )²+ (0,678021)² < 0.96

= 0.6846 < 0.96 OK!

4.3 Dimensi Batang Tarik Trackstang

• Akibat Beban Mati (q) → 𝑞 = 𝑞𝑥 × 𝑙 = 37.252 × 2.4 = 89.404 𝑘𝑔/𝑚

• Akibat Beban Hidup (P) → 𝑃 = 𝑃𝑥 = 39,07 𝑘𝑔 Karena batang tarik dipasang 1 buah trackstang, maka :

• 𝑃𝑡𝑠 =^{𝑞𝑥+𝑝𝑥}

1 = 128.478 𝑘𝑔

• 𝜎 =^{𝑃 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙}

𝐹𝑛 → 1333 =^128.478

𝐹𝑛

𝐹𝑛 = 0,096 𝑐𝑚²

• 𝐹𝑏𝑟 = 125% × 𝐹𝑛 = 1,25 × 0,0776 = 0,120 𝑐𝑚²

• 𝐹𝑏𝑟 =¹

4𝜋𝑑² → 𝑑 = √^{4𝐹𝑏𝑟}

𝜋 = √^4(0,120

𝜋 == 0,3916 𝑐𝑚 → 3.916 𝑚𝑚

Karena dalam tabel, trackstang terkecil adalah 6 mm. Maka, dengan demikian untuk trackstang digunakan diameter 6 mm.

4.4 Dimensi Ikatan Angin

Ikatan angin hanya bekerja menahan gaya normal atau gaya aksial tarik saja.

Cara kerjanya, jika yang satu bekerjanya sebagai batang tarik, maka yang lainnya tidak menahan apa-apa. Sebaliknya jika arah anginnya berubah, maka secara bergantian batang tersebut bekerja sebagai batang tarik.

(35)

Perubahan pada ikatan angin ini datang dari arah depan atau belakang kuda- kuda. Beban angin yang diperhitungkan adalah beban angin terbesar, yaitu beban angin sebelah kanan = 55 kg/ m²

Gambar 6. Letak Ikatan Angin Pada Kuda – Kuda

Ikatan Angin dipengaruhi oleh :

1. Beban angin terbesat = 50 kg/ m² 2. Bentang kuda – kuda (L) = 13 m 3. Tinggi Kuda – Kuda = 2.759 m

4. Jumlah tiap titik simpul atas (Node) = 9 5. Panjang miring kuda – kuda = 7.06 m 6. Jarak kuda – kuda (l) = 2.4 m

4.4.1 Perhitungan Luas Kuda – Kuda

𝑇𝑎𝑛𝛽 = 𝑝𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑏𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑔 𝑡𝑒𝑝𝑖 𝑎𝑡𝑎𝑠 𝑘𝑢𝑑𝑎 − 𝑘𝑢𝑑𝑎

𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑘𝑢𝑑𝑎 − 𝑘𝑢𝑑𝑎 = 7.06

3 = 2,942 𝛽 = 𝑇𝑎𝑛⁻¹2,942

𝛽 = 71.22º

Luas pada kuda – kuda = ¹

2× 𝐵𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑔 𝑘𝑢𝑑𝑎 − 𝑘𝑢𝑑𝑎 × 𝑡𝑖𝑛𝑔𝑔𝑖 𝑘𝑢𝑑𝑎 − 𝑘𝑢𝑑𝑎

=1

2× 13 × 2.759 = 17.934 𝑚²

(36)

4.4.2 Pembebanan

𝑝 = 𝑃. 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 𝑥 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑘𝑢𝑑𝑎 − 𝑘𝑢𝑑𝑎

𝑛 − 1 = 50 × 17.924

9 − 1 = 112.088 𝑘𝑔

Maka dihitung : N = ^𝑃^𝑡𝑠

cos 𝛽= ^112.088

cos 71.22= 348.276 𝑘𝑔

Rumus umum:

/ 2

1333kg cm Fn

P  

=



⁻



P = gaya yang bekerja dikarenakan ikatan angin yang bekerja adalah N, maka P diganti dengan N

𝐹𝑛 = 𝑝

𝜎𝑖𝑗𝑖𝑛= 𝑁 𝜎𝑖𝑗𝑖𝑛

𝐹𝑛 = 348.276 𝐾𝑔

1333 𝐾𝑔/𝑐𝑚²= 0,26127 𝑐𝑚²

Fbr =125% . Fn

= 1,25 . 0,26127

= 0,32659 cm² Fbr = ¼ п d²

d = √^𝐹𝑏𝑟¹

4𝜋 → √^{0.32659 𝑐𝑚}1 ²

2×3,14 = 0,64485𝑐𝑚 = 6.4485 𝑚𝑚

Dengan demikian diperoleh 6.4485 mm, maka sesuai dengan tabel ukuran besi ulir dan polos diambil diameter 8 mm.

(37)

4.5 Perhitungan Konstruksi Rangka Batang

Gambar 7. Perhitungan konstruksi rangka batang 4.5.1 Perhitungan Beban

1. Akibat Berat Sendiri Ketentuan:

• Penutup atap Asbes = 50 kg/m²

• Bentang kap (L) = 13m

• Jarak gording (a) = 1,765 m

• Jarak kuda-kuda (l) = 2.4 m

1. Berat penutup atap

Pa = Berat penutup atap . a . l

= 50 x 1,765 x 2.4

= 211.800 kg 2. Berat akibat beban berguna

P = 100 kg 3. Berat sendiri gording

Dari table profil baja Canal – 6 ½ berat adalah 7,09 kg/m Pq = Jarak kuda-kuda . berat gording

= 2.4 x 7,09

= 17.016 kg

(38)

4. Berat Sendiri Kuda-kuda 𝑔𝑘 = (𝐿−2)𝑙+(𝐿+4)𝑙

2

= (13−2)2.4+(13+4)2.4 2

= 33.6 kg/m Pk = ^{𝑔𝑘 .𝐿}

𝑛−1

= ^{33.6 𝑥 13}

9−1

= 54.6 kg

5. Berat ikatan angin dan alat sambung Pia = 25% . Pk

= 0,25 x 54.6

= 13.65 kg

Total berat pada titik simpul adalah:

P total = Pa + Pq + Pk + Pia

= 297.066 kg 2. Akibat Beban Hidup

Beban yang bekerja apabila terdapat orang yang sedang bekerja atau berada di atasnya sebesar 100 kg.

a. Beban air hujan

Beban air hujan = l . a . qair

= 2.4 x 1,765 x 21.6

= 91.4976 kg

Po (Beban Berguna) = 100 kg (beban orang).

Maka, Ptotal = Beban Air Hujam + Beban berguna = 91.4976 + 100

= 191.4976

(39)

3. Berat Plafond Ketentuan :

• Panjang batang bawah (B) = 2.16 m

• Berat plafond (grc) (gf) = 25 kg/m²

Gaya pada titik simpul adalah:

Pf = B . l . gf

=2.16 x 2.4 x 25 = 129.6 kg 4. Beban Angin

Ketentuan :

• Koefisien angin tekan (Ct) = (0.02 ) – 0.4

= (0.02 . 23) – 0.4

= 0.06

• Koefisien angin hisap (Ch) = -0.4

• Angin kiri (q1) = 43 kg/m²

• Angin kanan (q2) = 50 kg/m²

• Angin tekan = Wt

• Angin hisap = Wh

• Jarak gording (a) = 1.765 m

1. Beban angin kiri (q1) = 43 kg/m²

Angin tekan (Wt) Angin Hisap (Wh)

Wt = Ct. q1 . A . l Wh = Ch. q1 . A . l

= 0,06 x 43 x 1,76 x 2.4 = (-0.4) x 43 x 1,765 x 2.4

= 10.929 kg = - 72.8592kg

2. Beban angin kanan (q2) = 50 kg/m²

(40)

Angin tekan (Wt) Angin Hisap (Wh) Wt = Ct. q2. A . l Wh = Ch. q2 . A . l

= 0,06 x 50 x 1,765 x 2.4 = (-0.4) x 50 x 1,765 x 2.4

= 12.708 kg = -84.72 kg

4.6 Perhitungan Gaya Batang

1. Akibat Beban Mati menggunakan SAP

2. Akibat Beban Hidup menggunakan SAP dan Cremona

3. Akibat Beban Plafond menggunakan SAP dan Cremona

4. Akibat Beban Angin Kanan menggunakan SAP dan Cremona 5. Akibat Beban Angin Kiri menggunakan SAP dan Cremona

4.7 Dimensionering Batang Kuda – Kuda

Daftar Gaya Batang Maksimum Untuk Tiap Batang :

a) Batang – batang Atas (A) = 5205.76 kg (Tekan) b) Batang – batang Bawah (B) = 4791.96 kg (Tarik) c) Batang – batang Diagonal (D) = 1766.79 kg (Tarik) d) Batang – batang Horizontal (H) = 591.78 kg (Tarik)

Dimensi batang atas (A)

a. Batang terdiri dari batang A1 sampai dengan batang A8 b. Diketahui :

• Gaya batang maksimum = 5205.76kg = 5.20576 ton

• Panjang batang = 1,765 m = 176.5 cm

• Tegangan ijin (τ) = 1333 kg/cm2

• Digunakan profil rangkap baja siku sama kaki c. Perhitungan :

(41)

Imin = 1,69.P.lk²

= 1,69 x 5.20576 x ( 1,765 )²

= 27.41 cm⁴ Batang A merupakan batang tekan Dipakai profil rangkap, I profil : 𝐼𝑝𝑟𝑜𝑓𝑖𝑙 = ^{𝐼𝑚𝑖𝑛}

2 = ^27.41

2 = 13.703

Dari table profil diambil double siku 65.65.7 Iη = 13.8 cm⁴ > Iprofil

Ix = Iy = 33.4 cm⁴ ix = iy = 1,96 cm⁴ F = 8,7 cm² e = 1,87 cm

➢ Kontrol tegangan : 1. Terhadap sumbu bahan (x)

𝜆𝑥 = 𝑙𝑘

𝑖𝑥 = 90.051 tabel→ ω = 1.652

𝜎 =𝜔𝑥. 𝑃

𝐹𝑡𝑜𝑡 = 494.2408 494.2408 kg/cm²  =1333_kg/cm²_…….OK!

2. Terhadap sumbu bebas bahan (Y)

• Dipasang 3 plat kopling

LK=LS

(42)

𝐿 = 𝐿𝐾

(𝑛 − 1)= 88.25 𝑐𝑚

• Potongan I-I tebal pelat kopling t = 10 mm =1 cm E0 = e + ½. t

= 2.37 cm Iy tot = 2 (Iy + F .e02 )

= 163.71104 cm⁴ iy=√^{𝐼𝑦𝑡𝑜𝑡}

𝐹𝑡𝑜𝑡 = 3.06735

𝜆𝑦 = 𝑙𝑘

𝐼𝑦= 28.77

dibulatkan menjadi 67, tabel→ ω = 1,041

karena plat telah terpasang maka dicari dimensi baru tegangan izin = ωy x P/F

F = ωy x P/tegangan izin

= 4.06541 cm² Fbr = F x (100/80)

= 5.0817625 cm² Dipakai profil rangkap, I profil : 𝐼𝑝𝑟𝑜𝑓𝑖𝑙 = ^{𝐼𝑚𝑖𝑛}

2 = ^5.0817

2 = 2.5408

Didapatkan profil 35.35.4 , tetapi karena profil minimum yang digunakan adalah 50.50.5 , maka digunakan profil rangkap 50.50.5

Iη = 4.59 cm⁴ > Iprofil

Ix = Iy = 11 cm⁴ ix = iy = 1,51 cm⁴ F = 4.8 cm²

(43)

𝜆𝑥 = 𝑙𝑘

𝑖𝑥= 116.887 tabel→ ω = 2.233

• Syarat pemasangan kopling:



 



 −





 

. 3 . 2 4

1

Ftot

l _x ^y P

= 88.25 cm ≥ 159.5249 cm



1 memenuhi syarat……OK!

• Kontrol Tegangan

Tegangan = ωy x P/Ftotal < Tgangan Izin

= 564.4996 kg/cm² < 1333 kg/cm²……..OK!

Dimensi batang bawah (B)

a. Batang terdiri dari batang B1 sampai dengan batang B5 b. Diketahui :

• Gaya batang maksimum = 4791.96 kg = 4.79196 ton

• Panjang batang = 2.16 m = 216 cm

• Tegangan ijin (τ)= 1333 kg/cm²

• Digunakan profil baja siku sama kaki c. Perhitungan

 ₌ 



Fn

P

= 1333 kg/cm²



Fn=  P

𝐹𝑛 = 4791.96

1333 = 3.59487 𝑐𝑚² Fbr = 𝐹𝑛 × ∆𝐹

= ((100/80) x 3.59487) = 4.49359 cm²

Batang B merupakan batang tarik digunakan profil Tunggal

(44)

𝐹𝑏𝑟 1 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑖𝑙 =𝐹𝑏𝑟

1 =1,3534

1 = 4.49359 𝑐𝑚

• Karena profil minimum yang diizinkan untuk kontruksi ringan adalah ∟.50.50.5 jadi dimensi profil adalah yang di dapat F tabel = 4,8 cm² , jadi kontruksi yang di gunakan adalah ∟.50.50.50

digunakan profil rangkap ∟ 50.50.5 Iη = 4.59 cm⁴ > Iprofil

Ix = Iy = 11 cm⁴ ix = iy = 1,51 cm⁴ F = 4.8 cm² e = 1,4 cm

Kontrol tegangan :

𝐹𝑛 = 𝐹𝑏𝑟 − ∆𝐹

𝐹𝑛 = 4,80 − (20% × 4,80) = 3,84 𝑐𝑚²

𝜎 = 𝑃

𝐹𝑛=4791.96

3,84 = 1247.91 𝑘𝑔/𝑐𝑚2

1247.91 𝑘𝑔/𝑐𝑚2



τ = 1333 kg/cm²...OK

Dimensi batang horisontal (H)

a. Batang terdiri dari batang H1 sampai dengan batang H2 b. Diketahui :

• Gaya batang maksimum = 591.78 kg = 0,591 ton

• Panjang batang maks = 2.16 m = 216 cm

• Tegangan ijin (τ) = 1333 kg/cm²

• Digunakan profil baja siku sama kaki

(45)

 ₌ 



Fn

P

= 1333 kg/cm²



Fn=  P

𝐹𝑛 = ^𝑝

𝜎=^591.78

1333 = 0,4439 𝑐𝑚² Fbr = 𝐹𝑛 × ∆𝐹

= 0,4439x (100/80)

= 0,5549 cm²

Batang H merupakan batang tarik digunakan profil rangkap 𝐹𝑏𝑟 1 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑖𝑙 = 0,5549

1 = 0,5549

Dari table profil diambil ∟ 15.15.3 F = 0,82 cm²

Karena profil minimum yang diizinkan untuk kontruksi ringan adalah ∟.50.50.5 jadi dimensi profil adalah ∟.50.50.5

Ix = Iy = 11 cm⁴ ix = iy = 1,51 cm⁴ F = 4.8 cm² e = 1,4 cm Kontrol

Fn = 𝐹𝑏𝑟 − ∆𝐹

= 4,80 – (20% x 4,80)

= 3,84

𝜎 = 𝑝

𝐹𝑛= 591.79

3,84 = 154.1093 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 154.1093 𝑘𝑔/𝑐𝑚2



τ = 1333 kg/cm²...OK

(46)

Batang Diagonal (D)

a. Batang terdiri dari batang D1 sampai dengan batang D112 b. Diketahui :

• Gaya batang maksimum = 1766.79 kg = 1,76679 ton

• Panjang batang maks = 1.76 m = 176 cm

• Tegangan ijin (τ) = 1333 kg/cm²

• Digunakan profil rangkap baja siku sama kaki d. Perhitungan :

 ₌ 



Fn

P

= 1333 kg/cm²



Fn=  P

𝐹𝑛 = ^𝑝

𝜎=^1766.79

1333 = 1.32542 𝑐𝑚² Fbr = 𝐹𝑛 × ∆𝐹

= 1.32542x (100/80)

= 1.65678 cm²

Batang Dmerupakan batang tarik digunakan profil rangkap 𝐹𝑏𝑟 1 𝑃𝑟𝑜𝑓𝑖𝑙 = 0,5549

1 = 0,5549

Karena profil minimum yang diizinkan untuk kontruksi ringan adalah ∟.50.50.5 jadi dimensi profil adalah ∟.50.50.5

Ix = Iy = 11 cm⁴ ix = iy = 1,51 cm⁴ F = 4.8 cm² e = 1,4 cm Kontrol

Fn = 𝐹𝑏𝑟 − ∆𝐹

(47)

= 4,80 – (20% x 4,80)

= 3,84

𝜎 = 𝑝

𝐹𝑛= 1766.79

3,84 = 460.1016 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 460.1016 𝑘𝑔/𝑐𝑚2



τ = 1333 kg/cm²...OK

Tabel 5. Dimensi Batang Yang Digunakan

No Nama Batang Dimensi Batang Keterangan

1 A ꓕ 50.50.5 Tekan

2 B ꓕ 50.50.5 Tarik

3 H ꓕ 50.50.5 Tarik

4 D ꓕ 50.50.5 Tekan

4.8 Perhitungan Sambungan Baut

A. Perhitungan Dimensi Baut Batang A ( Tekan ) 𝜎𝑖𝑧𝑖𝑛 = 1333 𝐾𝑔/𝑐𝑚²

𝜏 = 0,8 × 𝜎𝑖𝑧𝑖𝑛 → 0,8 × 1333 = 1066.4 𝐾𝑔/𝑐𝑚² 𝜎𝑡𝑝 = 1,6 × 𝜎𝑖𝑧𝑖𝑛 → 1,6 × 1333 = 2132.8 𝐾𝑔/𝑐𝑚²

Profil maksimal seluruh kuda – kuda profil 50.50.5 digunakan Paku Keling diameter 12 mm = 1,2 cm

a = ^(5−𝐷)

2 = ^(5−1,2)

2 = 1,9 1,5 D = 1,5 x 1.2 = 1,8 2D = 2 x 1,2 = 2,4

Syarat : 1,5D < a < 2D

1,8 < 1,9 < 2,4 ….. OK

Ngs = 2 x 3,14 x d²x 𝜏 x ¹

4

(48)

= 2 x 3,14 x (1.2)²x 1066.4 x 0,25 = 2410.91712 Kg

Smin = 1 cm = 10 mm Ntp = d x Smin x 𝜎𝑡𝑝 = 1,2 x 1 x 2132.8 = 2559.36

Nmin = 12410.91712

𝜏 = 0,8 × 𝜎𝑖𝑧𝑖𝑛 → 0,8 × 1333 = 1066.4 𝐾𝑔/𝑐𝑚² 𝜎𝑡𝑝 = 1,6 × 𝜎𝑖𝑧𝑖𝑛 → 1,6 × 1333 = 2132.8 𝐾𝑔/𝑐𝑚²

Profil maksimal seluruh kuda – kuda profil 50.50.5 digunakan Paku Keling diameter 12 mm = 1,2 cm

a = ^(5−𝐷)

2 = ^(5−1,2)

2 = 1,9 1,5 D = 1,5 x 1.2 = 1,8 2D = 2 x 1,2 = 2,4

Syarat : 1,5D < a < 2D

1,8 < 1,9 < 2,4 ….. OK

Ngs = 3,14 x d²x 𝜎 x ¹

4

= 3,14 x (1,2)²x 1066.4 x 0,25 = 1205.458 Kg

Smin = 1 cm = 10 mm Ntp = d x Smin x 𝜎𝑡𝑝 = 1,2 x 1 x 2132.8 = 2559.36

Nmin = 1205.458

(49)

B. Jumlah Baut

𝑛 = 𝑔𝑎𝑦𝑎 𝑏𝑎𝑡𝑎𝑛𝑔 𝑘𝑒𝑘𝑢𝑎𝑡𝑎𝑛 𝑏𝑎𝑢𝑡

• Batang A

a1 5205.76 2.159245 3 a2 4893.16 2.029584 3 a3 4414.70 1.831129 2 a4 4102.19 1.701506 2 a5 4102.19 1.701506 2 a6 4414.70 1.831129 2 a7 4893.16 2.029584 3 a8 5205.76 2.159245 3

• Batang B

• Batang D

d1 0.00 0 2

d2 642.03 0.532602 2 d3 175.54 0.145621 2

d4 87.77 0.07281 2

d5 1285.00 1.065984 2 d6 1761.30 1.461104 2 d7 1766.80 1.465666 2 d8 1288.70 1.069054 2 d9 75.48 0.062615 2 d10 150.96 0.12523 2 d11 643.84 0.534104 2 d12 75.48 0.062615 2

b1 4791.96 3.97521753 4

b2 4114.67 3.413364952 4

b3 2709.18 2.247426904 3

b4 4114.67 3.413364952 4

b5 4791.96 3.97521753 4

(50)

• Batang H

h1 589.51 0.4890338 2 h1 591.78 0.4909169 2

Tabel 7. Kesimpulan Sambungan Baut

KESIMPULAN

BATANG

DIMENSI

BATANG P N

JUMLAH BAUT

DIMENSI BAUT

JARAK BAUT KE BAUT (cm)

A ][ 50.50.5 5205.76 2.15924 3 12 mm 3.6

B ∟ 50.50.5 4791.96 3.9752 4 12 mm 3.6

D ∟ 50.50.5 0 0 2 12 mm 3.6

H ∟ 50.50.5 589.51 0.489034 2 12 mm 3.6

(51)

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan, ada beberapa kesimpulan yang dapat penulis ungkapkan mengenai perencanaan dan perhitungan konstruksi kuda-kuda rangka baja.

Kesimpulan itu antara lain :