PERENCANAAN KONSTRUKSI ATAP BAJA TIPE B Laporan
diajukan untuk memenuhi salah satu tugas Mata Kuliah Struktur Baja I yang di ampu oleh Drs. Sudjani,Sitarabalaga M.Pd
oleh
Muhammad Jordy Arya Ramadhan 2103073
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK BANGUNAN DEPARTEMEN PENDIDIKAN
TEKNIK SIPIL
FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
2022
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT sehingga atas berkat rahmat dan karunia-Nya, penulis mampu menyelesaikan laporan ini untuk memenuhi salah satu tugas dari mata kuliah Struktur Baja 1 yang dilaksanakan oleh Universitas Pendidikan Indonesia, Program Studi Pendidikan Teknik Bangunan S1. Laporan ini ditulis berdasarkan tinjauan pustaka dari berbagai sumber media.
Adapun penyusunan dalam laporan ini banyak pihak yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun secara tidak langsung, oleh karena itu penulis ucapkan terima kasih banyak kepada :
1. Allah SWT karena atas kehendak-Nyalah penulis dapat menyelesaikan tugas ini tepat pada waktunya.
2. Kepada kedua Orang tua yang selalu mendukung baik dari segi moral maupun moril
3. Bapak Drs. Sudjani Sitarabalaga, M.Pd selaku Dosen dan Ibu Sri Rahayu, S.Pd. M.Pd sebagai Assisten Dosen Mata Kuliah Struktur Baja 1 serta rekan-rekan yang telah memberikan masukkan positif dan bermanfaat dalam penulisan laporan ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat banyak kekeliruan dan kekurangan sehingga jauh dikatakan sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun.
Akhir kata, penulis ucapkan terimakasih dan berharap agar laporan ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis dan umumnya bagi para pembaca laporan ini
Bandung, Desember 2022
Penulis
1
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... i
DAFTAR ISI ... 1
DAFTAR GAMBAR ... 3
DAFTAR TABEL ... 4
BAB 1 ... 5
PENDAHULUAN ... 5
1.1Latar Belakang ...5
1.2Rumusan Masalah ...5
1.3Tujuan Penulisan ...5
1.4Sistematika Penulisan ...6
BAB II ... 7
KAJIAN PUSTAKA ... 7
2.1Pengertian Baja ...7
2.2Pembuatan Baja ...8
2.3Sejarah Pembuatan Baja ...9
2.4Sifat Baja ...10
2.5Baja Sebagai Bahan Struktur ...11
2.6Bentuk – bentuk Baja ...12
2.7Macam – macam bentuk kuda-kuda Baja ...12
2.8Keuntungan dan Kerugian Baja...13
2.9Jenis – jenis Alat Penyambung Baja ...13
BAB III ... 16
RANCANGAN KONTRUKSI RANGKA ATAP BAJA ... 16
3.1.Dasar-Dasar Perhitungan ...16
3.2.Macam-Macam Pembebenan ...16
3.3.Perhitungan Panjang Batang ...17
3.4.Perhitungan Dimensi Gording ...17
3.5.Perhitungan Dimensi Batang Trekstang ...20
3.6.Perhitungan Dimensi Ikatan Angin ...22
3.7.Perhitungan Kontruksi Perletakan Rangka Batang ...23
2
3.8.Perhitungan Gaya-Gaya Batang ...25
3.8.1 Cara Cremona ( Cara Grafis) ... 26
3.8.2 Cara Strukture Analisis and Program Development (SAP) ... 27
3.9.Perhitungan Dimensionering Batang Kuda-kuda ...33
BAB IV ... 35
PERHITUNGAN KONSTRUKSI BAJA ... 35
4.1Perhitungan Panjang Batang ...35
4.2PERHITUNGAN DIMENSI GORDING ...36
4.3TRAKSTANG ...42
4.4DIMENSI IKATAN ANGIN ...43
4.5Perhitungan Konstruksi Rangka Batang ...44
4.6Gaya Batang Akibat Beban Mati ...47
4.7Gaya Batang Akibat Beban Hidup ...48
4.8Gaya Batang Akibat Beban Plafond ...50
4.9Gaya Akibat Beban Angin Kiri ...51
4.10 Gaya Batang Akibat Beban Angin Kanan ...53
4.11 Perhitungan Sambungan Paku Keling ...59
4.11.1 Sambungan Batang Atas ... 59
4.11.2 Sambungan Batang Bawah ... 60
4.11.3 Sambungan Batang Diagonal ... 61
4.11.4 Sambungan Batang Vertikal ... 62
BAB V ... 64
PENUTUP ... 64
Kesimpulan... 64
Saran ...65
DAFTAR PUSTAKA ... 66
3
DAFTAR TABEL
Table 2. 1 Gambar Jenis Sambungan Baut ... 14
Table 2. 2 Jenis Diameter Paku Keling ... 15
Tabel 4. 1 Daftar Panjang Batang ... 35
Tabel 4. 2 Beban Dimensionering... 39
Tabel 4. 3 Perhitungan Rangka Konstruksi Batang ... 46
Tabel 4. 4 Perhitungan Beban Maks Serta Jenisnya ... 54
Tabel 4. 5 Dimensionering Batang ... 58
Tabel 4. 6 Jumlah Paku Keling yang Dibutuhkan... 63
4
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Paku Keling...14
Gambar 2. 2 Paku Keling Kepala Utuh...14
Gambar 2. 3 Paku Keling Kepala Setengah Terbenam...15
Gambar 2. 4 Paku Keling Kepala Terbenam...15
Gambar 3. 1 Membuka SAP 200...27
Gambar 3. 2 Mengganti Satuan Pada SAP 2000...28
Gambar 3. 3 Memasukan Satuan...28
Gambar 3. 4 Hasil Keluar...29
Gambar 3. 5 Pengeditan Rangka...29
Gambar 3. 6 Penggantian Nama Batang...30
Gambar 3. 7 Pemasukan Beban Mati dan Hidup ke Rangka...30
Gambar 3. 8 Pemasukan Beban Plafon...31
Gambar 3. 9 Hasil Pemasukan Beban Angin...32
Gambar 4. 1 Rangka Batang Beban Mati...47
Gambar 4. 2 Cremona Beban Mati...47
Gambar 4. 3 Perhitungan SAP 2000 Beban Mati...48
Gambar 4. 4 Rangka Batang Beban Hidup...48
Gambar 4. 5 Cremona Beban Hidup...49
Gambar 4. 6 Perhitungan SAP 2000 Beban Hidup...49
Gambar 4. 7 Rangka Batang Plafond...50
Gambar 4. 8 Cremona Beban Plafon...50
Gambar 4. 9 Perhitungan SAP 2000 Beban Plafon...51
Gambar 4. 10 Rangka Batang Akibat Angin Kiri...51
Gambar 4. 11 Cremona Angin Kiri...52
Gambar 4. 12 Perhitungan SAP 2000 Beban Angin Kiri...52
Gambar 4. 13Rangka Batang Beban Angin Kanan...53
Gambar 4. 14 Cremona Beban Angin Kanan...53
Gambar 4. 15 Perhitungan SAP 2000 Beban Angin Kiri...53
5 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Baja merupakan salah satu bahan/material yang pada saat ini banyak digunakan dalam struktur bangunan, baik pada bangunan sederhana, jembatan, gedung bertingkat maupun bangunan air.Penggunaan material baja didasarkan pada sifat baja, pertimbangan ekonomi dan kekuatannya sendiri.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari dibuatnya laporan ini adalah :
1. Bagaimana hasil perhitungan dan analisis panjang batang pada konstruksi atap baja tipe B?
2. Bagaimana hasil perhitungan dim gording pada konstruksi atap baja tipe B?
3. Bagaimana hasil mendim batang tarik (Trackstang) pada konstruksi atap baja tipe B?
4. Bagaimana hasil perhitungan dim ikatan angin pada konstruksi atap baja tipe B?
5. Bagaimana hasil perhitungan konstruksi rangka batang pada konstruksi atap baja tipe B?
6. Bagaimana hasil perhitungan gaya batang pada konstruksi atap baja tipe B?
7. Bagaimana hasil dimonering batang kuda-kuda pada konstruksi atap baja tipe B?
8. Bagaimana hasil perhitungan sambungan pada konstruksi atap baja tipe B?
9. Bagaimana hasil penggambaran kerja pada konstruksi atap baja tipe B?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan Penulisan dalam laporan ini adalah sebagai berikut :
1. Untuk mengetahui hasil perhitungan dan analisis panjang batang pada konstruksi atap baja tipe B
2. Untuk mengetahui hasil perhitungan dim gording pada konstruksi
6
3. Untuk mengetahui hasil mendim batang tarik (trackstang) pada konstruksi atap baja tipe B
4. Untuk mengetahui hasil perhitungan dim ikatan angin pada konstruksi atap baja tipe B
5. Untuk mengetahui hasil perhitungan konstruksi rangka batang pada konstruksi atap baja tipe B
6. Untuk mengetahui hasil perhitungan gaya batang pada konstruksi atap baja tipe B
7. Untuk mengetahui hasil dimonering batang kuda-kuda pada konstruksi atap baja tipe B
8. Untuk mengetahui hasil perhitungan sambungan pada konstruksi atap baja tipe B
9. Untuk mengetahui hasil penggambaran kerja pada konstruksi atap baja tipe B
1.4 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah dalam pembahasan dan uraian lebih baik, maka laporan disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN
(membahas mengenai latar belakang,
tujuan,ruang lingkup, batasan masalah, dan sistematika penulisan)
BAB II KAJIAN PUSTAKA
(membahas mengenai pengertian, kegunaan baja, bentuk, sifat, kuda-kuda, langkah perhitungan, dan lainnya.)
BAB III RANCANGAN KONSTRUKSI RANGKA ATAP
(membahas mengenai data proyek dan gambar rancangan konstruksi rangka atap, membahas rumus dan perhitungan yang digunakan, juga langkah operasional standar yang dilaksanakan)
BAB IV PERHITUNGAN KONSTRUKSI RANGKA BAJA
(membahas seluruh perhitungan perencanaan rancangan konstruksi rangka atap) BAB V PENUTUP (kesimpulan dan saran)
7 BAB II
KAJIAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Baja
Menurut Wikipedia (2018), Baja adalah logam paduan, logam besi yang berfungsi sebagai unsur dasar dicampur dengan beberapa elemen lainnya, termasuk unsur karbon. Besi dapat terbentuk menjadi dua bentuk kristal yaitu Body Center Cubic (BCC) dan Face Center Cubic (FCC), tergantung dari tempraturnya ketika ditempa. Dalam susunan bentuk BCC, ada atom besi ditengah-tengah kubus atom, dan susunan FCC memiliki atom besi disetiap sisi pada enam sisi kubus atom. Interaksi alotropi yang terjadi antara logam besi dengan elemen pemadu, seperti karbon, yang membuat baja dan besi tuang memiliki ciri khas yang ada pada diri mereka.
Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% dari berat keseluruhan baja tersebut sesuai grade-nya. Elemen berikut ini selalu ada dalam baja: karbon, mangan, fosfor, sulfur, silikon, dan sebagian kecil oksigen, nitrogen dan aluminium. Selain itu, ada elemen lain yang ditambahkan untuk membedakan karakteristik antara beberapa jenis baja diantaranya:mangan, nikel, krom, molybdenum, boron, titanium, vanadium dan ni obium.
Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal dari atom penyusun besi. Tanpa karbon ini maka struktur kristal dari besi murni tidak memiliki resistensi antar atom dan akan saling melewati satu sama lain, atau menjadi sangat lembek. Baja karbon ini dikenal sebagai baja hitam karena berwarna hitam, banyak digunakan untuk peralatan pertanian misalnya sabit dan cangkul.
Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan dan kekuatan tariknya, namun di sisi lain membuatnya menjadi getas serta menurunkan keuletannya.
8
Meskipun baja sebelumnya telah diproduksi oleh pandai besi menggunakan tungku pembakar selama ribuan tahun, penggunaannya menjadi semakin bertambah ketika metode produksi yang lebih efisien ditemukan pada abad ke-17. Dengan penemuan proses Bessemer di pertengahan abad ke-19, baja menjadi material produksi massal yang membuat harga produksinya menjadi lebih murah. Saat ini, baja merupakan salah satu material paling umum di dunia, dengan produksi lebih dari 1,3 miliar ton tiap tahunnya menggantikan besi tempa. Baja merupakan komponen utama pada bangunan, infrastruktur, kapal, mobil, mesin, perkakas, dan senjata.
Baja modern secara umum diklasifikasikan berdasarkan kualitasnya oleh beberapa lembaga-lembaga standar. Proses pemurnian lanjutan, seperti basic oxygen steelmaking (BOS), menggantikan sebagian besar metoda-metoda lama dengan menurunkan biaya produksi dan meningkatkan kualitas produk akhir.
2.2 Pembuatan Baja
Menurut Wikipedia (2018), mengemukakan bahwa Pembuatan baja adalah proses untuk memproduksi baja dari bijih besi dan scrap.Dalam pembuatan baja, kotoran seperti nitrogen, silikon, fosfor, sulfur dan
kandungan karbon berlebih dikeluarkan dari bahan baku besi, dan elemen paduan seperti mangan, nikel, kromium dan vanadium ditambahkan untuk menghasilkan berbagai nilai dari baja. Membatasi gas-gas terlarut seperti nitrogen dan oksigen, dan kotoran terlarut (disebut "inklusi") dalam baja ini juga penting untuk memastikan kualitas produk cor dari baja cair. Pembuatan baja telah ada selama ribuan tahun, tapi tidak dikomersialkan dengan produksi besar-besaran sebelum tibanya abad ke-19. Proses kerajinan kuno dalam pembuatan baja adalah wadah proses. Pada tahun 1850-an dan 1860-an, proses Bessemer dan proses Siemens- Martin mengubah pembuatan baja menjadi industri berat. Saat ini ada dua proses- proses utama komersial untuk
9
membuat baja, yaitu dasar pembuatan baja oksigen, yang mana prosesnya menggunakan besi mentah cair dari tungku sembur dan baja rongsokan sebagai material utama, dan proses pembuatan electric arc furnace (EAF), yang menggunakan baja rongsokan atau direct reduced iron (DRI) sebagai bahan utama. Pembuatan baja dengan oksigen dasar berjalan terutama sifat eksotermik dari reaksi didalam tungknya sedangkan EAF , energi listrik digunakan untuk mencairkan material padat dan/atau bahan DRI. Dalam masa kini, teknologi pembuatan baja EAF telah berkembang menjadi seperti pembuatan baja dengan oksigen karena semakin banyaknya energi kimia yang dimasukkan ke dalam proses.
2.3 Sejarah Pembuatan Baja
Pembuatan baja telah memainkan peran penting dalam pengembangan komunitas teknologi zaman kuno, abad pertengahan dan zaman modern. Awal proses pembuatan baja telah dilakukan selama era klasik di Iran Kuno, Cina Kuno, India, dan Roma, tapi proses kuno pembuatan baja hilang di Barat karena jatuhnya Kekaisaran Romawi Barat pada abad ke-5 Masehi.
Besi cor adalah bahan rapuh keras yang sulit untuk diolah, sedangkan baja ditempa, relatif mudah dibentuk dan bahan serbaguna. Untuk sebagian besar sejarah manusia, baja ini hanya dibuat dalam jumlah kecil. Sejak penemuan proses Bessemer di abad ke-19 dan selanjutnya perkembangan teknologi dalam teknologi injeksi dan kontrol proses, produksi massal dari baja telah menjadi bagian integral dari ekonomi global dan indikator kunci dari perkembangan teknologi modern. Proses pembuatan baja yang paling awal adalah dengan menggunakan tungku tempa.
Metode modern awal untuk memproduksi baja banyak menggunakan tenaga kerja-intensif dan seni yang membutuhkan keterampilan tinggi. Penempaan perhiasan, di mana proses pembuatan riasan dapat dikelola untuk menghasilkan baja. Baja blister dan baja wadah.
Sebuah aspek penting dari Revolusi Industri adalah pengembangan metode untuk menghasilkan logam yang bisa ditempa dalam skala besar (bar besi atau
10
baja). Tungku lumpur awalnya merupakan sarana untuk memproduksi besi tempa, namun kemudian diterapkan untuk produksi baja.
2.4 Sifat Baja
Menurut Citra (2017), mengemukakan bahwa sifat baja berbeda-beda sesuai dengan hasil baja yang dibuat dan dibentuk. Dalam penggunaannya, baja mencapai 90% lebih dengan campuran untuk tujuan khusus. Baja dibuat dalam perbandingan (prosentase) zat arang yang berlainan. semakin tinggi prosentase zat arangnya, maka baja menjadi :
1. Kekuatan tanknya bertambah 2. Sifat regan berkurang
3. Kekerasannya bertambah, juga sifat dapat dikeraskan(disepuh) maksimum 1,7% karbon.
4. Titik cair berkurang misal 0% karbon titik cair 1539oc 17% karbon titik cair 1380oc
Baja mudah sekali berkarat oleh panas maupun lembab. Maka baja untuk transmisi harus dilapisi untuk menahan karat. Untuk pemeriksaan kawat dimasukkan ke dalam oksida tembaga di atas. Karena baja tidak memiliki daya hantar yang baik, maka untuk kabel transmisi di atas tanah biasanya hanya berfungsi sebagai penguat. Selain sifat ini adapun sifat khas baja:
1. Sifat magnetnya kuat 2. Koefisien muai rendah
3. Tahan terhadap tekanan/beban 4. Tahan terhadap asam
5. Tahan karat
Sifat yang dimiliki baja yaitu kekakuanya dalam berbagai macam keadaan pembebanan atu muatan. Terutama tergantung dari :
1. Cara peleburannya
2. Jenis dan banyaknya logam campuran 3. Proses yang digunakan dalam pembuatan.
Dalam praktek terdapat satu hal yang sangat penting bahwa sifat-sifat konstruksi dapat berarti runtuhnya seluruh konstruksi.
11
1. Garansi tentang meratanya sifat-sifat itu harus didapatkan dengan dilakukanya pengujian pada waktu penyerahan bahan.
2. Tuntutan yang tinggi tetapi tidak perlu benar, sebab beban tidak bernilai tinggi itu lebih mahal atau ekonomis.
3. Sifat –sifat ynag kita kehendaki harus ada, bukan saja pada waktu sudah dikerjakan, yaitu setelah dipotong, digergaji, di bor, ditempa, dibengkokan , dan lain-lain.
4. Sifat-sifat yang kita kehendaki harus ada bukan saja merugikan dengan cara- cara yang tidak dapat dipertanggung jawabkan . 5. bentuk-bentuk dari bagian-bagian bangunan dan sambungannya
harus di terapkan.
2.5 Baja Sebagai Bahan Struktur
Menurut Supriatna, N (2018) dalam Modul Pendahulan Mata Kuliah Struktur Baja I yaitu baja sebagai bahan struktur 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.
12 2.6 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 :
1. Profil Baja Tunggal a. Baja siku-siku sama kaki
b. Baja siku-siku tidak sama kaki (baja T) c. Baja siku-siku tidak sama kaki (baja L) d. Baja I
e. Baja canal 2. Profil Gabungan a. Dua baja L sama kaki b. Dua baja L tidak sama kaki c. Dua baja I
3. Profil Susun Dua baja I atau lebih
2.7 Macam – macam bentuk kuda-kuda Baja
Menurut academia (2018), macam-macam bentuk kuda-kuda Baja adalah sebagai berikut :
a. Pratt Truss b. Hows Truss c. Pink Truss
d. Modified Pink Truss e. Mansarde Truss f. Modified Pratt Truss g. Crescent Truss
13 2.8 Keuntungan dan Kerugian Baja
Menurut academia (2018), Dibandingkan dengan konstruksi lain seperti beton atau kayu, pemakaian baja sebagai bahan konstruksi mempunyai keuntungan dan kerugian, yaitu:
Keuntungan :
1. Bila dibandingkan dengan beton baja lebih ringan.
2. Baja lebih mudah untuk dibongkar atau dipindahkan.
3. Konstruksi baja dapat dipergunakan lagi.
4. Pemasangannya relative mudah.
5. Baja sudah mempunyai ukuran dan mutu tertentu dari pabrik. Kerugian :
1. Bila konstruksinya tervbaikar maka kekuatannya berkurang.
2. Baja dapat terkena karat sehingga membutuhkan perawatan.
3. Memerlukan biaya yang cukup besar dalam pengangkutan.
4. Dalam pengerjaannya diperlukan tenaga ahli dalam hal konstruksi baja.
2.9 Jenis – jenis Alat Penyambung Baja
Menurut Supriatna,N dalam Modul Macam-macam Alat Penyambung (2018) bahwa jenis-jenis alat penyambung baja dapat berupa:
1. Baut
Baut adalah alat sambung dengan batang bulat dan berulir, salah satu ujungnya dibentuk kepala baut ( umumnya bentuk kepala segi enam ) dan ujung lainnya dipasang mur/pengunci. Dalam pemakaian di lapangan, baut dapat digunakan untuk membuat konstruksi sambungan tetap, sambungan bergerak, maupun sambungan sementara yang dapat dibongkar/dilepas kembali. Bentuk uliran batang baut untuk baja bangunan pada umumnya ulir segi tiga (ulir tajam) sesuai fungsinya yaitu sebagai baut pengikat. Sedangkan bentuk ulir segi empat (ulir tumpul) umumnya untuk baut-baut penggerak atau pemindah tenaga misalnya dongkrak atau alat-alat permesinan yang lain. Simbol-simbol lubang bau
14 2. Paku Keling
Paku keling adalah suatu alat sambung konstruksi baja yang terbuat dari batang baja berpenampang bulat dengan bentuk sebagai berikut :
Menurut bentuk kepalanya, paku keling dibedakan 3 (tiga) macam, yaitu:
a. Paku keling kepala mungkum / utuh
Table 2. 1 Gambar Jenis Sambungan Baut
Gambar 2. 1 Paku Keling
Gambar 2. 2 Paku Keling Kepala Utuh
15 b. Paku keling kepala setengah terbenam a. Paku keling kepala terbenam
3. Las
Menyambung baja dengan las adalah menyambung dengan cara memanaskan baja hingga mencapai suhu lumer (meleleh) dengan ataupun tanpa bahan pengisi, yang kemudian setelah dingin akan menyatu dengan baik.
Keuntungan Sambungan Las Listrik dibanding dengan Paku keling / Baut a. Pertemuan baja pada sambungan dapat melumer bersama
elektrode las dan menyatu dengan lebih kokoh (lebih sempurna).
b. Konstruksi sambungan memiliki bentuk lebih rapi.
c. Konstruksi baja dengan sambungan las memiliki berat lebih ringan.
Dengan las berat sambungan hanya berkisar 1 – 1,5% dari berat Gambar 2. 3 Paku Keling Kepala Setengah
Terbenam
Gambar 2. 4 Paku Keling Kepala Terbenam
Table 2. 2 Jenis Diameter Paku Keling
16 BAB III
RANCANGAN KONTRUKSI RANGKA ATAP BAJA 3.1.Dasar-Dasar Perhitungan
Dalam perhitungan rancangan konstruksi rangka atap baja. Ada urutan perhitngan dalam mempertimbangkan kekuatan dan sifat dari baja , Antara lain yaitu:
1. Perhitungan Panjang Batang 2. Perhitungan Dimensi Gording
3. Perhitungan Dimensi Batang Tarik (Trackstang) 4. Perhitungan Dimensi Ikatan Angin
5. Perhitungan Kontruksi Perletakan 6. Perhitungan Gaya Batang
7. Perhitungan Dimensi Kuda-Kuda 8. Perhitungan Sambungan
9. Penggambaran
3.2.Macam-Macam Pembebenan
Pembebanan yang digunakan pada konstruksi Rangka baja (pembebanan pada kuda-kuda), terdiri dari:
1. Beban Mati
a. Beban penutup atap dan gording (tanpa tekanan angin).
b. Berat Sendiri Kuda-kuda 2. Beban Berguna (Beban Hidup)
a. Beban Berguna (Beban Hidup) 3. Beban Angin
a. Beban angin kanan b. Beban angin kiri 4. Beban Air Hujan 5. Beban Plafond
17 3.3.Perhitungan Panjang Batang
1. Panjang batang bawah (B) B = 𝐿𝑒𝑏𝑎𝑟 𝐵𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑔
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝐵𝑎𝑡𝑎𝑛𝑔
2. Panjang diangonal / Kaki kuda-kuda B =
1
2 𝐿𝑒𝑏𝑎𝑟 𝐵𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑔 𝐶𝑜𝑠 𝛼
3. Tinggi Kuda-kuda
H = tan 𝛼 . ½ Lebar bentang 4. Panjang Batang Atas (A)
A1 = A10 =
1 2 𝐵 𝐶𝑜𝑠 𝛼
A2 s/d A9 = 𝑃𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝐷𝑖𝑎𝑔𝑜𝑛𝑎𝑙−𝐴1 4
5. Panjang Batang Diagonal (D)
D1 = D16 = √(𝐴1 + 𝐵 )2− (2. 𝐴1 . 𝐵 . 𝑐𝑜𝑠𝛼)
D2 = D3 = D14 = D15 = √(𝐴1 + 𝐴2 ) + 𝐵)2− (2. 𝐴1 . 𝐴2) 𝐵 . 𝑐𝑜𝑠𝛼)
D4 = D5 = D12 = D13
=√(𝐴1 + 2 . 𝐴2 ) + 2𝐵)2− (2. 𝐴1 + 2 . 𝐴2) 2𝐵 . 𝑐𝑜𝑠𝛼)
D6 = D7 = D10 = D11 =
√(𝐴1 + 3 . 𝐴2 ) + 3𝐵)2− (2. 𝐴1 + 3 . 𝐴2) 3𝐵 . 𝑐𝑜𝑠𝛼)
D8 = D9 = √(𝐴1 + 4 . 𝐴2 ) + 4𝐵)2− (2. 𝐴1 + 4 . 𝐴2) 4𝐵 . 𝑐𝑜𝑠𝛼) 3.4.Perhitungan Dimensi Gording
Gording diletakan diatas beberapa kuda-kuda dengan fungsinya menahan beban atap dan perkayuannya, yang kemduian beban tersebut disalurkan pad kuda-kuda .
Pembebanan pada gording berat sendiri gording dan penutup atap Dimana :
- a = Jarak gording
18 - L = Jarak Kuda-kuda
- G = (1/2a +1/2a) x L meter x berat per m² penutup atap /m gording
= a x berat penutup atap / m²
Catatan : Berat penutup atap terganting dari jenis penutup atap
Berat jenis gording diperoleh dengan menaksirkan terlebih dahulu dimensi gording, biasanya gording menggunakan profil I, C, dan {setelah ditaksir dimensi gording dari tebel profil 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 diletakkan tegak lurus bidang penutup atap, beban mati (g) bekerja vertical
- gx = g cos 𝛼 - gy = g sin 𝛼
Gording diletakkan diatas beberapa kuda-kuda, jadi merupakan balik penerus diatas beberapa balok tumpuan (continous beam). Untuk memudahkan perhitungan dapat dianggap sebagai balok diatas dua tumpuan statis tertentu dengan mereduksi momen lentur.
- Mmax = 1/8 gl2
- Ambil M = 20 % (1/8 gl2)
- Mmax = 80 % (1/8 gl2)
- Dmax = 1/2 gl
- Akibat gx → Mgl = 0,80 (1/8 gx l2) = 0,80 (1/8 sin 𝛼 l2) - Akibar gy → Myl = 0,8 (1/8 gy l2) = 0,80 (1/8 g cos 𝛼 l2) 1. Beban berguna ( P = 100 kg )
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 → Mx2 = 0,80 ( ¼ PxL )
= 0,80 ( ¼ P sin L ) 2. Beban angin (W)
19
Ikatan angin hanya bekerja menahan gaya normal/aksial tarik saja. Cara bekerjanya kalau yang satu bekerja sebagai batang tarik maka yang lainnya tidak menahan apa-apa. Sebaliknya kalau arah angin berubah, maka secara berganti batang tersebut bekerja sebagai batang tarik. 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 ( 1/8 WL2 ) 3. Kombinasi Pembebanan
a. Kombinasi I
Mx total = Mx1 + Mx2 My total = My1 + My2
b. Kombinasi II (Beban mati +beban berguna + beban angin ) Mx total = Mx1 + Mx2
My total = My1 + My2 + My 3
c. Kombinasi III (Beban mati + Beban berguna + Beban angin + Beban air hujan)
Mx total = Mx1 + Mx2
My total = My1 + My2 + My3+My4 4 Kontrol Tegangan
a. .Kombinasi I σ = (𝑀𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑊𝑦 +𝑀𝑦 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑊𝑥 ) ≤ σijin ; σ = 1600 Kg/m2
catatan : jika σijin : σ , maka dimensi gording diperbesar b. Kombinasi II
σ = (𝑀𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑊𝑦 +𝑀𝑦 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑊𝑥 ) ≤ σijin ≤ 1,25 σ
catatan : jika σijin ≤ 1,25 σ , maka dimensi gording diperbesar c. Kombinasi III
20 σ = (𝑀𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑊𝑦 +𝑀𝑦 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑊𝑥 ) ≤ σijin ; σ = 1600 Kg/m2
catatan : jika σijin > σ , maka dimensi gording diperbesaKontrul lendutan
a. Akibat beban mati : Fx1 = 5 𝑞𝑥 (
𝑙 2)
4
384 .𝐸 .𝑙𝑦 cm Fx1 = 5 𝑞𝑥 (𝑙)
4
384 .𝐸 .𝑙𝑦 cmAkibat beban berguna : Fx2 = 𝑝𝑥 (
𝑙 2)3
48 .𝐸 .𝑙𝑦 cm Fy2 = 𝑝𝑥 (𝑙)
3 48 .𝐸 .𝑙𝑦 cm b. Akibat Beban Angin :
Fx3 = 0 cm Fy2 = 𝑝𝑥 (𝑙)
4
−384 .𝐸 .𝑙𝑦 cm Fx total = (Fx1 + Fx2 ) ≤ F
Fy total = (Fy1 + Fy2 + Fy3 ) ≤ F F1 = √𝑓𝑥2+ 𝑓𝑦2 ≤ 𝑓
Catatan : jika F > F maka dimensi gording Diperbesar 3.5.Perhitungan Dimensi Batang Trekstang
Trackstang berfungsi untuk mengurangi lendutan yang terjadi pada setiap gording, sekaligus untuk mengurangi tegangan yang timbul. Pada ketentuan perancangan terlebih dahulu kita harus menentuka berapa trackstang yang aka dipakai, karena berpengaruh pada perhitungan selanjutnya,batang tarik berfungsi untuk mengurangi lendutan gording pada arah sumbu x (kemiringan atap dan sekaligus untuk mengurangi tegangan lentur pada arah sumbu x. Untuk pemakaian trackstang:
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 dipasang dua buah, per batang tarik dan untuk pemakaian tracktang:
1. Akibat beban mati (q)
21
q = qx. 1 didapat dari sumber (Supriatna, N, 2016) 2. Akibat beban hidup (p)
P = px
Pts = 1 + px didapat dari sumber (Supriatna, N, 2016) Dimana :
Pts : Beban Trackstang
Karena batang tarik dipasang 1 buah, per batang Tarik
𝑝𝑡𝑠
𝑙 didapat dari (Supriatna, N, 2016)
Kemudian untuk mengecek perencanaan dalam menentukan trackstang memenuhi ijin atau tidak, dapat menggunkan rumus : σ = Pts 1 ≤ 1400 kg/cm2
Batang Tarik menahan gaya tarik Gx dan Px maka : Gx = berat sendiri fording + penutup atap arah sumbu x Px = beban bberguna arah sumbu x
Pbs = Gx + Px
Karena batang Tarik dipasang dua buah, per batang Tarik : Maka 𝑃𝑡𝑠 =𝐺𝑥+𝑃𝑥
2
𝜎 = 𝐹
𝐹𝑛 ≤ 𝜎 = 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑙 𝜎 = 𝐺𝑥+𝑃𝑥2
𝐹𝑛
≤ 𝜎 = 𝐹𝑛 = 𝐺𝑥+𝑃𝑥2 𝜎
Fbr = 125% . Fn Fbr = ¼ . n . d2
Dimana : Fn = luas netto Fbr = luas brutto
A = diameter batang Tarik (table baja) 1. Batang Tarik
Fn = 𝑝
𝜎
Dimana : Fn = Luas penampang netto P = Gaya Batang
σ = Tegangan yang diijinkan
22 Fbr = Fn + ∆ F = Fbr = 125%
2. Batang Tekan Imin = 1,69 P.1 Lk
Dimana : Imin = Momen Inersia minimum Cm4 P = Gaya batang tekan , Kg σ = Tegangan ynag diijinkan
Setelah diperoleh Imin lihat table profil maka diperoleh dimensi/
ukuran profil.
Kontrol :
1) Terhadap sumbu Bahan 2) Terhadap sumbu bebas bahan
Untuk profil rangkap dipasang kopel plat atau plat kopling Catatan :
1) Kontruksi rangka baja kuda-kuda biasanya dipakai profil C.
2) Pada batang tarik yang menggunakan profil rangkap perlu dipasang kopel plat satu buah ditengah-tengah bentang.
3) Pada batang tekan pemasangan kopel plat mulai dari ujung batang ke tengah bentang dengan jumlah ganjil
3.6.Perhitungan Dimensi Ikatan Angin
Ikatan angin hanya bekerja menahan gaya normal atau gaya axial tarik saja. Cara kerjanya kalau yang satu bekerjanya sebagai batang tarik, maka yang lainnya tidak menahan apa-apa. Sebaliknya kalau arah anginya berubah, maka secara berganti-ganti batang tersebut bekerja sebagai batang Tarik a. Diketahui :
- P angin = gaya atau tetapan angin.
- N = dicari dengan gaya kesetimbangan - ∑H = 0 Nx = P
- N cos B = P
23 - N = 𝑃
𝐶𝑜𝑠 𝐵
- Beban angin maksimal - Tinggi kuda-kuda (H) - Jarak gading-gading kap (l) - Panjang batang miring (A) b. Rumus Umum
1) σ = 𝑃
𝐹𝑛
2) L Kuda2 = ½ . H .L
3) P = 𝑃 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 𝑥 𝐿𝑢𝑎𝑠 𝐾𝑢𝑑𝑎−𝐾𝑢𝑑𝑎
𝑛−1
4) Tan B = 𝑃𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑏𝑎𝑡𝑎𝑛𝑔 𝑚𝑖𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑘𝑢𝑑𝑎−𝑘𝑢𝑑𝑎 𝑗𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑔𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔−𝑔𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑘𝑎𝑝 = 𝐴
1
5) B = arc tan 𝐴
1
6) N = 𝑃
cos 𝐵
7) σ = 𝑃
𝐹𝑛
8) Fn = 𝑃
σ
9) Fbr = 100% Fn 10) Fbr = ¼ π d2 11) d2 = 𝐹𝑏𝑟1
4 π
12) d = √𝐹𝑏𝑟1
4 π
3.7.Perhitungan Kontruksi Perletakan Rangka Batang 1) Akibat Beban Sendiri
Diketahui :
- Berat penutup atap - Jarak gording (A)
- Jarak gading – gading kap (l) - Berat sendiri gording
- Titik tumpul (n)
24
• Menghitung berat penutup atap : Pa = A x berat penutup atap x 1
• Menghitung berat sendiri gording : Pg = 1 x berat sendiri gording
• Menghitung berat sendiri kuda-kuda : Gk1 = (L-2) 1
Gk2 = (L + 4 ) 1 Gk = 𝐺𝑘1+𝐺𝑘2
2
Dikarenakan bentang L m dan jumlah titik simpul pada bentang kap atas maka berat kuda-kuda :
- Gk x L
Sedangkan pada titik simpil - Gk = 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑘𝑢𝑑𝑎−𝑘𝑢𝑑𝑎
n−1
Menghitung berat brancng : - Pb = 25% x berat sendiri - Plot = Pa + Pg + Gk + Pb 2) Akibat beban Hidup
Beban yang bekerja apabila terdapat orang yang nekerja atau bergerak diatasnya sebesar 100 kg, maka Po = 100 kg.
• Beban air Hujan Q – (40 – 0,8 α )
Q air hujan = q . jarak antar gording . jarak gading-gading kap 3) Berat Plafond
Diketahui
- Berat penutup atap
- Jarak gading – gading kap (l) - Panjang batang bawah (B)
• Berat plafond ; B .1 . Berat penutup plafond
25 4) Akibat beban angin
Diketahui:
- Koefisien angin tekan (Ct) = (0,02 . α) – 0,04 - Koefisien angin hisap (Ch) = -0,4
- Beban angin kiri (Pkiri) - Beban angin kanan ( Pkanan) - Angin tekan (Wt)
- Angin hisap (Wh)
- Jarak Gading-gading kap (I) - Jarak Gording (A)
• Beban angin kiri :
Angin tekan (Wt) = Ct x Pkiri x A x1 Angin hisap (Wh) = Ch x Pkiri x A x 1
• Beban angin kanan
Angin tekan (Wt) = Ct x Pkanan x A x 1 Angin hisap (Wh) = Ch x P kanan x A x 1
3.8.Perhitungan Gaya-Gaya Batang
Besarnya gaya batang tidak dapat langsung 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, dengan cara : 1) Grafis, yaitu dengan cara Cremona dan car cullman.
2) Analistis, yaitu dengan cara ritter, cara Henenberrg, cara keseimbangan titik kumpul.
Untuk mencari gaya batang pada konstruksi kuda-kuda, biasanya dipakai dengan cara Cremona kemudia di control dengan cara ritter. Selisih kesalahan cara Cremona dan cara ritter maksimum 3% jika lebih maka perhitungan harus di ulang.
26
Ada beberapa asumsi yang diambil dalam penyelesaian konstruksi 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 axial tarik atau tekan.
3. Beban dianggap bekerja pada titik simpul
a) Beban mati dianggap bekerja vertika pada tiap – tiap titik simpul batang atas
b) Beban angin, dianggap bekerja tegak lurus bidang atap pada tiap-tiap simpul batang tepi atas
c) Bahan plafond, dianggap bekerja vertical pada tiap – tiap titik simpul batang tepi bawah.
4. Gaya batang tekan arahnya mendekati titik simpul dan gaya batang tarik arahnya menjauhi titik simpul.
3.8.1 Cara Cremona ( Cara Grafis)
Dalam menyelesaikan cara cremona perlu diperhatikan beberapa patokan sebagai berikut:
a. Ditetapkan segala gaya ,yaitu dari satuan Kg/ton menjadi satuancm.
b. Penggambaran gaya batang dimulai dari titik simpul yang hanya terdapat maksimum dua gaya batang yang belum diketahui.
c. Urutan penggambaran dapat searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam.Keduanya jangan dikombinasikan.
d. Akhir dari penggambaran gaya batang harus kembali pada titik ,dimana dimulai penggambaran gaya batang.
Prosedur penyelesaian cara cremona:
a. Gambar bentuk kuda-kuda rencana dengan skala yang benar,lengkap dengan ukuran gaya-gaya yang bekerja.
b. Tetapkan skala gaya dari Kg atau ton menjadi cm.
c. Cari besar resultan dari gaya yang bekerja.
d. Cari besar arah dan titik tangkap dari reaksi perletakan.
27
e. Tetapkan perjanjian arah urutan penggambaran dari masing- masing gaya batang pada titik simpul searah jarum jam atau berlawanan jarum jam.
f. Gambar masing-masing gaya batang sesuai ketentuan pada patokan yang berlaku.
g. Ukuran panjang gaya batang, tarik (+),atau tekan (-).
h. Besarnya gaya yang dicari adalah panjang gaya batang dikalikan skala gaya.
3.8.2 Cara Strukture Analisis and Program Development (SAP) Mencari gaya-gaya dengan cara SAP bersifat analitis dan berikut Urutan
cara penggambaran:
a. Pastikan aplikasi SAP telah terinstal pada computer
b. Buka aplikasi SAP, kemudian akan muncul icon seperti dibawah ini. Lalu klik oke.
Gambar 3. 1 Membuka SAP 200 c. Kemudian Klik File- New Model
d. Kemudian akan muncul icon seperti dibawah ini. Sebelum memulai penggambaran, terlebih dahulu ubah satuan yang digunakan, yaitu menggunakan satuan KgF M C, lalu pilih model 2d.
28
Gambar 3. 2 Mengganti Satuan Pada SAP 2000
e. Setelah mengklik model 2d trusses, akan muncul icon seperti dibawah ini, lalu pilih pratt truss. Setelah itu mulailah mengisi data L1 L2 adalah panjang setengah bentang kuda-kuda, untuk h1 dan h3 isikan angka 0.
Adapun untuk kolom N1 dan N2 diisi dengan jumlah batang bawah kuda-kuda, dan H2 adalah tinggi kuda-kuda.
Gambar 3. 3 Memasukan Satuan
f. Setelah selesai mengisi data diatas, klik ok dan akan muncul kuda- kuda seperti dibawah.
Gambar 3.4 Hasil Keluaran Model SAP sebelum diedit
g. Sesuaikan bentuk kuda-kuda sesuai dengan tipe yang kita akan rencanakan. Caranya hapus garis-garis yang tidak sesuai kemudian klik icon yang ada di kiri atas yang bersimbolkan pensil
29
Gambar 3. 4 Hasil Keluar
h. Mulai menggambar ulang kuda-kuda sesuai dengan tipe yang kita akan rencanakan.
Gambar 3. 5 Pengeditan Rangka
i. Jika perletakan sendi dan rol belum sesuai, maka ganti perletakan tersebut dengan cara klik assign-frame-reistrain, kemudian pilih perletakan yang diinginkan
j. Kemudian ganti beban yang bekerja pada SAP, yaitu dengan cara klik define-load patterns- dan masukkan nama beban-beban yang akan kita cari. Misalnya beban mati dengan tipe Dead dan self weight multipler 0 kemudian klik add new load patterns, untuk beban hidup pilih type live dan self weight multipler 0 kemudian klik add new load patterns, untuk beban plafond pilih type other dan self weight multipler 0 kemudian klik add new load patterns, begitupun dengan beban angin yaitu pilih type wind dan self weight multipler 0 kemudian klik add new load patterns
k. Karena nama-nama batang yang ada belum sesuai dengan nama batang yang telah kita rencanakan, maka ubahlah dengan cara klik pada toolbar edit – change labels.
30
Gambar 3. 6 Penggantian Nama Batang
l. Setelah mengklik change labels pada toolbar edit, maka selanjutnya ubahlah nama-nama batang sehingga sesuai dengan yang telah direncanakan. Caranya klik nama-nama batang kemudian ubah nama-nama batang tersebut satu persatu.
m. Kemudian masukkan beban yang telah dihitung, yaitu beban mati, beban hidup, beban plafond, dan beban angin. Beban-beban tersebut dimasukkan satu persatu. Langkah awal pemasukan beban mati, beban hidup, dan beban plafond adalah sama, namun untuk pemasukan beban angin sedikit berbeda.
n. Untuk pemasukan beban-beban hidup, beban mati dan beban plafond diawali dengan mengklik titik-titik simpul yang akan diberi beban
o. Kemudian masukkan beban dengan cara klik toolbar assign-joint load-forces.
Gambar 3. 7 Pemasukan Beban Mati dan Hidup ke Rangka p. Kemudian ganti load patterns name dengan beban yang
dikehendaki yang telah diatur sejak awal pada toolbar define load patterns. Masukkan beban pada kolom yang disediakan, isi pada
31
moment about global Z. Jika beban yang akan dimasukkan ke arah bawah/ menekan maka dalam pemasukan beban diberi tanda negatif (-), jika beban yang bekerja mengarah ke atas maka dalam pemasukan beban diberi tanda posiitif (+)
Gambar 3. 8 Pemasukan Beban Plafon
q. Hasil dari pemasukan beban-beban akan tampil seperti gambar dibawah, namun untuk beban plafond beban yang bekerja berada pada titik simpul bawah.
s. Untuk pemasukan beban angin, klik batang (frame) yang akan diberi beban Beban Angin Klik pada toolbar assign-frame loads- point
t. Kemudian untuk pemasukan beban, pilihlah load patterns name beban angin yang telah kita buat pada toolbar define load patterns. Selanjutnya ubah coor sys dengan local. Option yang kita pilih adalah add to exciting loads,dan centang pada absolute distance from end-I, direction diubah menjadi 2.
u. Mulailah memasukan beban, beban angin memperhatikan jarak, sehingga pada kolom distance diisi jarak antara beban dititik simpul satu ke titik simpul lainnya. Kemudian beban dimasukkan pada kolom load. Jika beban angin hisap maka angka yang dimasukkan positif (+), jika beban angin yang akan dimasukkan adalah beban angin tekan maka pengisian beban didahului dengan tanda minum (-). Pemasukan beban secara satu persatu . kolom yang digunakan biasanya hanya kolom pertama dan kedua
32
v. Setelah selesai memasukkan beban, kemudian blok semua objek dengan cara ctrl+a. Kemudian klik pada toolbar assign-frame- realeases/partial fixity.
Gambar 3. 9 Hasil Pemasukan Beban Angin
x. Selanjutnya ceklis pada kolom paling bawah yaitu momen 33 major, ceklis dua kolom tersebut
y. Kemudian klik define- load patterns- dan klik beban yang akan di realease
z. Selanjutnya klik analize- set analize
aa. Kemudian akan muncul jendela sebagai berikut. Pilih lah XZ plane lalu Ok
bb. Kemudian masih di toolbar analize klik run analize atau klik F5 pada keyboard.
cc. Kemudian akan muncul jendela berikut. Pilih beban yang akan di realease dan klik run now pada jendela tersebut. tunggu hingga data selesai di proses.
dd. Setelah di run analize, maka secara otomatis akan tersimpan pada komputer yang kita miliki. Buat folder baru kemudian beri nama file SAP yang telah kita buat. Setelah itu file sap yang telah di run analize akan muncul kembali. Untuk melihat atau mengecek kebenaran hasilnya, klik display-show forces/stresses- joint (untuk mengecek Rva dan Rvb).
ee. Kemudian untuk mengecek semua beban yang bekerja klik display-show forces/stresses-frame, akan muncul jendela sebagai
33
berikut. Klik combo name dan pilih beeban yang akan kita cek.
dijendela tersebut klik axial.
3.9.Perhitungan Dimensionering Batang Kuda-kuda
Dalam mendimensi kuda-kuda diperlukan data daftar gaya batang maksimum pada masing-masing batang. Gaya batang maksimum didapat dari perhitungan kombinasi yang diperoleh dari grafis Cremona. Perhitungan dimensionering kuda-kuda akan berbeda antara satu batang dengan batang lainnya karena antara batang satu dengan batang lainnya memiliki perbedaan pemakaian profil batang. Menurut Supriyatna (20180 mengemukakan bahwa perhitungan dimensionering kuda-kuda dapar dihitung pada Dimensi batang atas, batang bawah, bataang vertika dan batang diagonal dari kombinasi perhitungan gaya-gaya beban, serta keterangan gaya tarik atau tekan pada setiap batangnya.
Ketentuan ;
- Gaya batang maksimum - Panjang batang maksimum - Tegangan izin = 1600 kg/cm2
1. Dimensi batang Tarik (batang B dan V)
Untuk batang B digunkan profil baja rangkap Untuk batang V digunakan profil baja tunggal Perhitungan :
• Fn = 𝑃
𝜎
Dimana :
- Fn = Luas Penampang netto - P = Gaya batang
- σ = Tegangan yang diizinkan - Fbr = Fn
2. Dimensi batang tekan (batang A dan D)
Untuk batang A digunakan profil baja rangkap dan menggunakan kopling, untuk batang D digunakan profil baja tunggal.
34
• I min = 1,69 P . L k2
- I min = momen inersia minimum Cm4 - P = Gaya batang tekan, Kg - Lk = Panjang tekuk, Cm
Setelah diperoleh I min lihat table profil maka diperoleh dimensi/ukuran profil.
Kontrol :
1. Terhadap Sumbu bahan x λx = 𝐿𝑘
𝐼𝑘
σ = 𝑤 .𝑃
𝐹𝑏𝑟 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
2. Terhadap sumbu bahan y L = 𝐿𝑘
𝑛−1
3. Tebal plat kopling = 1cm = 10 mm eo = e + ½ t
Iy = ∑Iy + ∑Feo2 Dimana :
∑Iy = total Iy
∑Feo2 = total Fbr x total eo2
Iy = √ 𝐼𝑦
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐹𝑏𝑟
λy = 𝐿𝑘
𝑖𝑦
4. Syarat pemasangan kopling L = ½ x λx (4-3𝑤 . 𝑃
𝐹𝑏𝑟 .σ )
35 BAB IV
PERHITUNGAN KONSTRUKSI BAJA
4.1 Perhitungan Panjang Batang
Batang Atas (A)
• 𝐴 = 4,75
𝐶𝑜𝑠 25° = 4,79 𝑚
• 𝐴 =4,79
4 = 1,2 𝑚 Batang Bawah (B)
• 𝐵 =9,50
8 = 1,19 Batang Vertikal (V)
• 𝑣 = 1,2 × sin 25° = 0,50 𝑚
• 𝑣 = 2,4 × sin 25° = 1,014 𝑚
• 𝑣 = 3,6 × sin 25° = 1,521 𝑚
• 𝑣 = 4,8 × sin 25 ° = 2,028 𝑚 Batang Diagonal (D)
• 𝐷 = √(0,50)2+ (1,19)2 = 1,290 m
• 𝐷 = √(1,014)2 + (1,19)2 = 1,563 m
• 𝐷 = √(1,521)2 + (1,19)2 = 1,931 m 1. Daftar Panjang Batang
NO BATANG
A B C D
1 1,2 m 1,19 m 0,50 m 1,290 m
2 1,2 m 1,19 m 1,014 m 1,563 m
3 1,2 m 1,19 m 1,521 m 1,931 m
4 1,2 m 1,19 m 2,028 m 1,931 m
5 1,2 m 1,19 m 1,521 m 1,563 m
6 1,2 m 1,19 m 1,014 m 1,290 m
7 1,2 m 1,19 m 0,50 m -
8 1,2 m 1,19 m - -
Tabel 4. 1 Daftar Panjang Batang
36
4.2 PERHITUNGAN DIMENSI GORDING 1. Hal- Hal Yang Mempengaruhi Gording
a. Muatan mati : berat sendiri gording (kg/m) berat sendiri penutup atap (kg/m2) b. Muatan hidup : 100 kg
c. Muatan angin (kg/m2) d. Diketahui:
- Jarak goding (A) = 1,31m - Jarak gading-gading kap = 3,2 m - Kemiringan atap = 25˚
- Berat penutup atap (Seng) = 10kg/m2 - Berat sendiri gording, dipakai C5 = 5,59 kg/m - Mutu baja 37 = 1600 kg/cm
2. Perhitungan Berat Penutup Atap
Beban yang dilakukan gording akbiat berat sendiri dan berat atap : A. Agar satuannya sama, maka disamakan dengan jarak gording Berat yang di dukung gording : 10 x 1,31 = 13,1 kg/m B. Berat sendiri gording (C5) : 5,59 kg/m
Maka Qtotal : 5,59 + 13,1 = 18,69 kg/m
• Maka Beban Mati
Px = Psin25 Py = Pcos25
= 18,69 x sin 25 = 18,69 x cos 25 = 7,90 = 16,938
37 Momen Akibat Beban Mati
Mx = 1/8 . Px . (𝑙/2)2. 80% My =1/8 . Py . (𝑙)2. 80%
= 1/8 .7,90 ( 3,2/2)2 . 0,8 =1/8 . 16,938 . (3,2)2.0,8 = 2,022 kg/m = 17,344 kg/m
• Menghitung Beban Hidup ( P = 100 kg )
Px = P sin 25 Py = P sin 25 = 100. Sin 25 = 100. Cos 25 = 42,26 kg/m = 90,63 kg/m Momen Akibat Beban Hidup
Mx = 1/4 . Px . 𝑙
2 . 80% My =1/4 . Py . 𝑙. 80%
= 1/4 .42,26 .1,6 . 0,8 =1/4 . 90,63 . 3,2 .0,8 = 13,5232 kg/m = 27,046 kg/m
Perhitungan Akibat Muatan Angin Ketentuan :
• Koefisien angin tekan (c) = ( 0,02 ∝ −0,4)
• Koefisien angin hidup (c’) = (-0,4)
• Beban angin kiri = ( 50 kg/𝑚2)
• Beban angin kanan = ( 50 kg/𝑚2)
• Kemiringan atap = 25°
• Koefisien angin tekan (c) = 0,02.25 – 0,4 = 0,1
• Jarak gording = 1,31 m
38 Angin kiri
Tekan ( w ) = c. a . jarak gording Hisap ( w’ ) = c’ . q . jarak gording = 0.1. 50 . 1,31 = - 0,4 . 50 . 1,31 = 6,55 kg/m = -26,2 kg/m Angin Kanan
Tekan ( w ) = c. a . jarak gording Hisap ( w’ ) = c’ . q . jarak gording = 0.1. 50 . 1,31 = - 0,4 . 50 . 1,31 = 6,55 kg/m Type equation here. = -26,2 kg/m
Maka momen akibat angin Ambil harga w tekan max Wx= 0
Wy = 6,55 kg/m Maka
Mwx = 0 kg/m Mwy = 1/8.wy.(𝑙)2. 80%
= 1/8 . 6,55 . (3,2)2. 0,8 = 6,707 kg/m
Perhitungan Air Hujan
Pair = ( 40 – 0.8.25) Qair = 20 x Jarak Gording = (40 – 20 ) = 20 x 1,31 = 26, 2 = 20
Qx1 = Pair x sin 25° Qy1 = Pair x cos 25°
= 20. Sin 25° = 20 x cos 25°
= 8,45 = 18,1
Qx2 = Qx1 x Jarak Gording Qy2 = Qy1 x Jarak Gording = 8,45 x 1,31 = 11,06 = 18,1 x 1,31 = 23,711
39 Maka Momen
Mx1 = 1/8 . Qx2 . (𝑙/2)2. 80% My =1/8 . Py . (𝑙)2. 80%
= 1/8. 11,06. 2,56 .0,8 =1/8 . 23,711 . (3,2)2.0,8 = 2,83 kg/m = 24,28 kg/m
No Beban Mati Beban Hidup Beban Angin Beban Air Hujan
P 18,64 100 6,55 20
Px 7,90 42,26 0 8,45
Py 16,938 90,62 6,55 18,1
Mx 2,022 13,523 0 2,83
My 17,344 27,046 6,707 24,28
Tabel 4. 2 Beban Dimensionering
Kontrol Gording
Dari table baja dapat diketahui bahwa Wx = 10,6
Wy = 3,75
A. Kombinasi Pembebanan I
Mx total = beban mati + beban hidup = 2,022 + 13,523
= 15,545
My total = beban mati + beban hidup = 44,39
40 𝜎 = 𝑀𝑥𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑊𝑦 + 𝑀𝑦𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑊𝑥 = 1554,5
3,75 + 4439
10,6 = 414,53 + 418,77 = 833,3 ≤ 1600 𝑂𝐾!
B. Kombinasi Pembebanan II
Mx total = beban mati + beban hidup = 2,022 + 13,523 + 0 = 15,545
My total = beban mati + beban hidup = 44,39 + 6,707
= 51,097
𝜎 = 𝑀𝑥𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑊𝑦 + 𝑀𝑦𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑊𝑥 = 1554,5
3,75 + 5109,7
10,6 = 414,53 + 482,04 = 896,57 ≤ 1600 𝑂𝐾!
C. Kombinasi Pembebanan
Mx total = beban mati + beban hidup = 2,022 + 13,523 + 0 + 2,83 = 18,375
My total = beban mati + beban hidup = 44,39 + 6,707 + 24,28 = 75,377
𝜎 = 𝑀𝑥𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑊𝑦 + 𝑀𝑦𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑊𝑥 = 1837,5
3,75 + 7537,7
10,6 = 490 + 711,10 = 1.201,1 ≤ 1600 𝑂𝐾!
1. Kontrol Terhadap Lendutan E = 2,4 × 106 kg/cm2
L = l × 100 =3,2 × 100 = 320 cm Ix = 26,4 cm4
41 Iy = 9,1 cm4
Syarat lendutan yang diizinkan akibat berat sendiri dan beban hidup serta beban yang diakibatkan oleh angina adalah sebagai berikut:
𝑓𝑚𝑎𝑥 ≤ 1
250× 𝐿 → 𝑓𝑚𝑎𝑥 ≤ 1
250× 340 = 1,36 𝑐𝑚 a. Akibat beban mati
𝒇𝒙𝟏 =5 × 𝑞𝑥× (𝐿 2)
4
384 × 𝐸 × 𝐼𝑦 = 5×0,079 × (3202 )4
384 ×2,4×106 × 14,1
= 𝟎, 𝟎𝟑𝟓 𝒄𝒎 𝒇𝒚𝟏 =5×𝑞𝑦× (𝐿)
4 384 ×𝐸 × 𝐼𝑥
= 5 × 0,16938 × (320)4 384 × 2,4 × 106 × 57,5
= 𝟎, 𝟒𝟏𝟕 𝒄𝒎 b. Akibat beban hidup
𝒇𝒙𝟐 =5 𝑥 𝑃𝑥× (𝐿 2)3 48 × 𝐸 × 𝐼𝑦
= 5 x 0,4226 × (320)3 48 × 2,4 𝑥 106 × 19,1
= 𝟎, 𝟎𝟕𝟓 𝒄𝒎 𝒇𝒚𝟐 =5 𝑥 𝑃𝑥× (𝐿)3
48 × 𝐸 × 𝐼𝑥
= 5 x 0,9063 × (320)3 48 × 2,4 𝑥106 × 57,5
= 𝟎, 𝟎𝟓𝟓 𝒄𝒎
42 c. Akibat beban angin
𝒇𝒚𝟏 = 5 × 𝑊 × (𝐿)4 384 × 𝐸 × 𝐼𝑥
= 5 × 0,0655 × (320)4 384 × 2,4 × 106 × 57,5
= 𝟎, 𝟎𝟏𝟔𝟏 𝒄𝒎
d. Akibat beban air hujan 𝒇𝒙𝟏= 5 × 𝑞𝑥× (𝐿
2)
4
384 × 𝐸 × 𝐼𝑦
= 5 × 0,0845 × (320 2 )4
384 × 2,4 × 106 × 9,1= 𝟎, 𝟎𝟑𝟕 𝒄𝒎 𝒇𝒚𝟏 = 5 × 𝑞𝑦 × (𝐿)4
384 × 𝐸 × 𝐼𝑥
= 5 × 0,181 × (320)4
384 × 2,4 × 106 × 26,4= 𝟎, 𝟒𝟒 𝒄𝒎 Jadi, total lendutan adalah:
fx total = fx1 + fx2 + fx3 + fx4
= 0,035 + 0,075 + 0 + 0,037
= 0,147 cm Cek:
0,147 cm ≤ 1,28 cm (OK!)
fy total = fy1 + fy2 + fy3 + fy4
= 0,417 + 0,055 + 0,0161 + 0,044
= 1,073 cm Cek:
1,073 cm ≤ 1,28 cm (OK!)
4.3 TRAKSTANG
43
Akibat beban mati Akibat beban hidup Q = Qx . 𝑙 P = Px
= 7,90. 320 = 42,26 = 25,28
Karena 1 batang tarik maka, P = 𝑝+𝑞
1 = 𝑞+𝑝
1 = Q + P = 25,28 + 42,26 = 67,54 𝜎 ≤ 𝜎̅ => 𝑝
𝑓𝑛 ≤ 𝜎̅ => 𝑓𝑛 = 𝑝
𝜎 = 67,54
1600 = 0,042 𝑓𝑏𝑟 = 1,25 𝑓𝑛 = 1,25 𝑥 0,042 = 0,0525
𝑓𝑏𝑟 =1
4 𝜋 . 𝑑2 => 𝑑 = √4.𝑓𝑏𝑟
𝜋 = √4.0,0525
𝜋 = 0,25 𝑐𝑚 => 2,5 𝑚𝑚 Karena diameter terendah adalah d = 6 mm, maka diambil 6 mm
4.4 DIMENSI IKATAN ANGIN
• Keterangan P = Gaya/tetapan angin
H = Dicari dengan syarat keseimbangan 𝑙𝜇 = 0
Nx = p -> Nais 𝛽 = 𝑃 𝑁 = 𝑝
cos 𝛽
• Rumus umum 𝜎 = 𝑝
𝑓𝑛 𝑑𝑖𝑚𝑎𝑛𝑎 𝑝 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 = 50 𝑘𝑔/𝑚2
Luas kuda kuda = ½ . a . t = ½ . 9,50 . 2,2 = 10,45 Jumlah titik simpul (n) = 9 (Batang tepi atas) 𝑇𝑎𝑛 𝑓 = 𝑃𝑎𝑛𝑗𝑎𝑛𝑔 𝑏𝑎𝑡𝑎𝑛𝑔 𝑘𝑢𝑑𝑎 − 𝑘𝑢𝑑𝑎
𝐽𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑘𝑢𝑑𝑎 𝑘𝑢𝑑𝑎 = 5,24
3,2 = 1,637 𝑓 = arctan 1,637 = 58,58°
44 𝑓 = 𝑃 𝑎𝑛𝑔𝑖𝑛 . 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑘𝑢𝑑𝑎 𝑘𝑢𝑑𝑎
𝑛 − 1 = 50 𝑥 10,45
8 = 6,531 𝑘𝑔 𝑁 = 𝑃
𝐶𝑜𝑠 𝛼 = 6,531
cos 58,58°= 6,531
0,521= 12,53 𝑘𝑔 𝑓𝑛 = 𝑝
𝜎 = 6,531
1600 = 0,004 𝑓𝑏𝑟 = 125% . 0,004 = 0,005 𝑐𝑚2 𝑓𝑏𝑟 =1
4 𝜋 𝑑2 𝑑2 =𝑓𝑏𝑟
1 4 𝜋
= 0,005 1 4 . 3,14
= 0,0063 => 𝑑 = 0,079
Karena dalam table d yang terkecil adalah 6 mm, maka yang diambil untuk ikatan angin d = 6 mm.
4.5 Perhitungan Konstruksi Rangka Batang Akibat berat sendiri
Berat sendiri penutup atap 1) Penutup Atap Seng : 10 kg/𝑚2 2) Jarak Gording : 1,31 m 3) Jarang Gading Kap : 3,2 m
𝑃𝑎 = 𝐴 𝑥 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑎𝑡𝑎𝑝 𝑥 𝐽𝑎𝑟𝑎𝑘 𝑔𝑜𝑟𝑑𝑖𝑛𝑔 = 41,92 𝑘𝑔
B. Berat akibat beban berguna Berat sendiri orang (Po) = 100 kg C. Berat sendiri gording
Dari tabel profil baja, berat kanal C5 adalah = 5,59
45 𝑃𝑎 = 𝐺𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑔𝑎𝑑𝑖𝑛𝑔 𝑘𝑎𝑝 𝑥 𝐵𝑒𝑟𝑎𝑡 𝐺𝑜𝑟𝑑𝑖𝑛𝑔 = 3,2 𝑥 5,59
= 17,88 𝑘𝑔
D. Berat sendiri kuda kuda Rumus dasar= 𝐺𝑘 = (𝑙 − 2) . (𝑠
𝑑 ( 𝑙 + 4)
Pk 1 = (𝑙 − 2). 𝑙 = (9,5 − 2). 3,2 Pk 2 = ( 𝑙 + 4). 𝑙 = 24 = ( 9,5 + 4 )3,2 = 43,2
Pk = 24+43,2
2 = 33, 6 𝑘𝑔/𝑚 Maka
Karena batangnya 9,5 m, dan jumlah dari titik simpul adalah 9 buah. Maka berat tetapnya adalah = 9,5 x 33,6 = 319,2 kg/m
E. Berat sendiri ikatan angin Dik
C = 0.1 Q1 = 50 kg/𝑚2 C’= - 0,4 Q2 = 50 kg/𝑚2 Angin kiri dan kanan
W = C. A. I . Q1 W = C’. A. I . Q2
= (0,1), 1,31. 3,2. 50 = (-0,4). 1,31. 3,2. 50
= 20,96 = -83,84
Untuk ikatan Brancing Ptot
= 25 % x Berat sendiri kuda kuda = Pa + Po + Pk + Pbr
= 25% x 39,9 = 41,92 + 17,88 + 33,6 + 9,975
= 9,975 = 103,375
46 Jadi berat total pada titik simpul
G= Pa+ Po + Pq + Pk + Brancing = 41,92 + 100 + 17,88 + 33,6 + 9,975 = 367,775 kg
F. Akibat berat plafond Dik
Berat sendiri plafon + Penggantung = 11 + 7 = 18 Jarak gading kap = 3,2 m Batang bawah panjang = 1,19
Pi = B x L x Berat plafond = 1,19 x 3,2 x 18 = 68,544 kg G. Akibat air hujan
Dik
Pair = 20 Jarak antar gading = 1,31 . Jarak gading gading kap = 3,2 m
= Pair. Jarak antar gading. Jarak kuda kuda
= 20. 1,31. 3,2
= 83,84 kg/𝑚2
No Beban mati Beban hidup Plafon Beban angin
1 Pa = 41,92 Po = 100 Pa = 68,544 Wkanan = 20,96
2 Pq = 17,88 Pair = 83,84 Wkiri = 20,96
3 Pk = 33,6 W’kanan = -83,84
4 Pb = 9,975 W’kiri = 83,84
Tabel 4. 3 Perhitungan Rangka Konstruksi Batang
47 4.6 Gaya Batang Akibat Beban Mati
Daftar gata batang cara Cremona, dan SAP beban mati (P = 95,872 )
Gambar 4. 1 Rangka Batang Beban Mati A. Cremona Beban Mati
Gambar 4. 2 Cremona Beban Mati
48 B. Perhitungan SAP 2000
Gambar 4. 3 Perhitungan SAP 2000 Beban Mati 4.7 Gaya Batang Akibat Beban Hidup
Daftar gata batang cara Cremona, dan SAP beban mati (P = 129,42)
Gambar 4. 4 Rangka Batang Beban Hidup
49 A. Cremona Beban Hidup
Gambar 4. 5 Cremona Beban Hidup
B. Perhitungan SAP 2000
Gambar 4. 6 Perhitungan SAP 2000 Beban Hidup
50 4.8 Gaya Batang Akibat Beban Plafond
Daftar gata batang cara Cremona, dan SAP beban Plafond (P = 67,2) beban ujung Plafond (Pujung = 33,6)
Gambar 4. 7 Rangka Batang Plafond
Gambar 4. Beban Plafond Yang Bekerja Pada Rangka Batang A. Cremona Beban Plafond
Gambar 4. 8 Cremona Beban Plafon
51 B. Perhitungan SAP 2000
Gambar 4. 9 Perhitungan SAP 2000 Beban Plafon
4.9 Gaya Akibat Beban Angin Kiri
Daftar gata batang cara Cremona, dan SAP beban Angin Kiri (Wt = 18,53675, Wh = -74,147)
Gambar 4. 10 Rangka Batang Akibat Angin Kiri
