LAPORAN TUGAS BESAR STRUKTUR KAYU PERENCANAAN DAN PERHITUNGAN STRUKTUR KUDA – KUDA MODEL POLYNESIAN TRUSS

STRUKTUR KUDA – KUDA MODEL POLYNESIAN TRUSS

LEMBAR COVER

Disusun Oleh : Imdadirrahman NIM.2009026043

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MULAWARMAN SAMARINDA

2023

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS BESAR STRUKTUR KAYU

Oleh :

Telah menyelesaikan Tugas Besar Struktur Kayu sebagai syarat mengikuti Ujian Akhir Semester tahun 2023

Samarinda, November 2023 Asisten

Aryantha Yunsa Al Fattah NIM.20090260

Mengetahui, Dosen Pengampu

Ir. Fachriza Noor Abdi, ST.MT NIP. 197110104 200003 1 003

Nama : Imdadirrahman

NIM : 2009026043

Program Studi : Teknik Sipil

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala nikmat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Struktur Kayu ini. Analisa Perencanaan dan Perhitungan Struktur Kuda- Kuda dengan model Polunesian Truss ini disusun dalam rangka memenuhi tugas mata kuliah Struktur Kayu.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ir. Fachriza Noor Abdi, S.T., M.T.

selaku dosen mata kuliah Struktur Kayu yang telah mengamanahkan untuk membuat laporan ini, sekaligus berterima kasih kepada Aryantha Yunsa Al Fattah selaku Asisten tugas besar yang telah membimbing dan membantu dalam penyusunan laporan ini, sehingga laporan ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih banyak terdapat kekurangan, Namun berkat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak akhirnya laporan ini dapat terselesaikan tepat pada waktunya. Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun dari pembaca guna meningkatkan kualitas laporan ini dan laporan- laporan lainnya pada waktu yang akan datang. Penulis sangat berharap agar laporan ini dapat bermanfaat dan digunakan sebagai bahan pembelajaran di masa yang akan datang.

Samarinda, November 2023

Imdadirrahman

DAFTAR ISI

LEMBAR COVER...i

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS BESAR STRUKTUR KAYU...ii

KATA PENGANTAR...iii

DAFTAR ISI...iv

DAFTAR GAMBAR...vii

DAFTAR TABEL...viii

BAB I PENDAHULUAN...1

1.1 Latar Belakang...1

1.2 Maksud dan Tujuan Perencanaan...2

1.3 Sasaran...2

1.4 Standar Teknis dan Peraturan...2

1.5 Sistematika Penulisan...2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA...4

2.1 Definisi Kayu...4

2.2 Jenis-Jenis Kayu...5

2.3 Mutu Kayu...5

2.4 Pengertian Struktur Kayu...6

2.5 Teori Pembebanan...7

2.6 Tegangan Pada Kayu...8

2.6 Sap 2000...9

2.7 Titik Buhul...10

2.8 Metode Cremona...10

BAB III METODOLOGI...12

3.1 Umum...12

3.2 Algoritma Dan Diagram Alir Perencanaan...12

3.2.1 Algoritma...12

3.2.2 Diagram Alir Perencanaan...14

3.3 Deskripsi Studi Kasus...15

3.4 Ukuran Dan Bagian Struktur...16

3.4.1 Perhitungan Kemiringan Atap...16

3.4.2 Perhitungan Batang Horizontal...16

3.4.3 Perhitungan Batang Vertikal...16

3.4.5 Perhitungan Batang Kaki Kuda Kuda/ Jarak Gording...17

3.4.6 Perhitungan Batang Diagonal...17

3.4.7 Rekapitulasi Panjang Setiap Batang...18

BAB IV PERENCANAAN DIMENSI DAN PEMBEBANAN...20

4.1 Perencanaan Dimensi Batang...20

4.2 Perhitungan Beban...20

4.2.1 Beban Mati...20

4.2.2 Beban Angin...22

4.2.3 Beban Hidup...24

4.2.4 Rekapitulasi Hasil Analisa...25

4.2.5 Rekapitulasi Beban...31

BAB V ANALISA STRUKTUR...42

5.1 Metode Titik Buhul...42

5.1.1 Pembebanan Tetap...42

5.1.2 Pembebanan Sementara...51

5.2 Software SAP2000...78

5.2.1 Gaya Batang Akibat Pembebanan Tetap...78

5.2.2 Gaya Batang Akibat Pembebanan Angin Kiri...82

5.2.3 Gaya Batang Akibat Pembebanan Angin Kanan...84

5.3 Metode Grafis Cremona...87

5.3.1 Gaya Batang Akibat Pembebanan Tetap...87

5.3.2 Gaya Batang Akibat Pembebanan Angin Kiri...88

5.3.3 Gaya Batang Akibat Pembebanan Angin Kanan...89

5.4 Rekapitulasi Gaya Batang...90

5.4.1 Rekapitulasi Gaya Batang Keseimbangan Titik Buhul...90

5.4.2 Rekapitulasi Gaya Batang SAP2000...92

5.4.3 Rekapitulasi Gaya Batang Metode Grafis Cremona...93

BAB VI KONTROL TEGANGAN...95

6.1 Dasar Perhitungan...95

6.2 Perhitungan Batang Tekan...96

6.3 Perhitungan Batang Tarik...99

BAB 7 PERENCANAAN SAMBUNGAN...101

7.1 Tegangan Izin Baut...101

7.2 Sambungan Batang...101

7.2.1 Sambungan Batang Normal Menuju Puncak...102

7.2.2 Sambungan Batang Horizontal...103

7.3 Sambungan Buhul...104

7.3.1 Sambungan Buhul a dan h...104

7.3.2 Sambungan Buhul b dan g...107

7.3.3 Sambungan Buhul c dan f...111

7.3.4 Sambungan Buhul d dan e...115

7.3.5 Sambungan Buhul i dan u...118

7.3.6 Sambungan Buhul j dan t...120

7.3.7 Sambungan Buhul k dan s...122

7.3.8 Sambungan Buhul l dan r...125

7.3.9 Sambungan Buhul m dan q...127

7.3.10 Sambungan Buhul n dan p...133

7.3.11 Sambungan Buhul o (Puncak)...135

7.3.12 Sambungan Buhul v...137

BAB VIII PENUTUP...141

8.1 Kesimpulan...141

8.2 Saran...145

Daftar Pustaka...146

Lampiran...147

DAFTAR GAMBAR

DAFTAR TABEL

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kayu merupakan material struktural dan banyak disediakan oleh alam dan diminati di beberapa daerah di Indonesia. Material utama pada bangunan tradisional Indonesia mayoritas adalah kayu. Peminat kayu pada dunia konstruksi meningkat dalam beberapa dekade terakhir, dari sisi arsitektur dinilai indah, mewah, penuh seni, dan nyaman sebagai tempat tinggal. Bukan hanya untuk tempat tinggal, tetapi kayu masih digunakan untuk konstruksi gedung, jembatan, bantalan kereta api dan lain – lain. Kayu dipilih sebagai bahan konstruksi selain karena alasan mudah didapat, harga yang relatif murah atau terjangkau, serta memiliki nilai-nilai estetika.

Rangka atap adalah suatu komponen penting yang ada dalam suatu bangunan.

Rangka atap berfungsi sebagai penopang tekanan atap dan menyalurkan tekanan bangunan ke struktur lainnya yang ada di bawahnya. Dalam perencanaan kudakuda atap, terdapat beberapa macam model seperti Doublehowe Truss, Polynesian Truss, Modified Queen Post Truss. Pada konstruksi kayu akan ditemukan kondisi sambungan yang tidak mungkin rigid seperti pada beton bertulang atau pada konstruksi baja. Untuk alat sambung sendiri ada beberapa macam yaitu alat sambung perekat (epoxy), pasak, paku dan baut. Efektifitas masing – masing alat sambung berbeda – beda tergantung dari karakteristik masing – masing sambungan.

Berdasarkan model dan alat sambungan di atas maka untuk memenuhi Tugas Besar Struktur Kayu, dilakukan perencanaan struktur kuda-kuda model Polynesian Truss dengan sambungan paku untuk mengetahui perhitungan gaya batang, pembebanan dan rancangan sambungan yang terjadi pada setiap rangka kuda-kuda.

1.2 Maksud dan Tujuan Perencanaan

Adapun maksud dan tujuan perencanaan antara lain :

1. Untuk mengetahui perhitungan nilai extream dari batang tekan dan tarik menggunakan metode titik buhul, cremona, dan dengan menggunakan aplikasi SAP 2000.

2. Untuk mengetahui perhitungan jumlah baut yang digunakan dalam pada sambungan.

3. Untuk mengetahui kontrol tegangan yang ada pada struktur kuda-kuda

4. Untuk mengetahui perhitungan jarak antar kuda-kuda yang aman untuk pembangunan atap rumah.

1.3 Sasaran

Adapun sasaran yang ingin dicapai dalam laporan tugas besar struktur kayu ini, yaitu : 1. Dapat mengetahui pembebanan pada perencanaan model Fan Fink Truss

2. Dapat mengetahui hasil analisa strukutur dengan cara keseimbangan titik buhul 3 Dapat mengetahui kontrol tegangan yang ada pada struktur kuda-kuda

4 Dapat mengetahui analisa strukutr dengan cara cremona

1.4 Standar Teknis dan Peraturan

Adapun standar teknis dan peraturan yang digunakan sebagai acuan dalam perhitungan Laporan Praktikum Struktur Kayu ini adalah :

1. PKKI (Peraturan Konstruksi Kayu Indonesia) 1961

2. PPIUG (Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung)1987 3. SNI (Standar Nasional Indonesia) 7973:2013

1.5 Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini merupakan pendahuluan yang materinya berisikan tentang latar belakang, tujuan, dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini menjelaskan teori mengenai definisi kayu, jenis-jenis kayu, mutu kayu, pengertian struktur kayu, dan teori pembebanan. Adapun tinjauan pustaka didapatkan dari berbagai sumber, antara lain : buku, jurnal, dan lain sebagainya.

BAB III METODOLOGI

Menjelaskan langkah-langkah mengenai soal, ukuran dan bagian struktur, serta diagram alir perencanaan.

BAB IV PERENCANAAN DAN DIMENSI PEMBEBANAN

Menjelaskan mengenai perencanaan dimensi batang tekan dan tarik serta memaparkan perhitungan beban struktur, beban angin kiri, beban angin kanan, dan rekapitulasi kombinasi beban.

BAB V ANALISA STRUKTUR

Menjelaskan mengenai analisa struktur dengan SAP2000, metode kesetimbangan titik buhul, metode cremona, dan rekapitulasi hasil analisa perhitungan.

BAB VI KONTROL TEGANGAN

Menjelaskan mengenai perhitungan dan pengontrolan tegangan terhadap pembebanan yang ada pada model konstruksi rangka kuda-kuda atap yang didapat.

BAB VII PERENCANAAN SAMBUNGAN

Menjelaskan mengenai perencanaan dan perhitungan sambungan yang digunakan pada kontruksi kuda-kuda atap dengan model Polynesian Truss .

PENUTUP

Pada bab ini dibahas mengenai kesimpulan serta saran dari keseluruhan laporan praktikum struktur kayu model Polynesian Truss.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Kayu

Kayu merupakan sumber kekayaan alam yang mudah diproses sesuai dengan keperluan penggunaannya. Baik berbentuk kayu pertukangan, kayu industri maupun kayu bakar. Disamping itu kayu juga memiliki komponen kimia seperti makromolekul utama dinding sel yaitu selulosa, poliosa dan lignin yang terdapat pada semua kayu dan komponenkomponen yang ringan (ekstraktif dan zat-zat mineral). (Effendi, 2013)

Kayu merupakan salah satu bahan penting untuk pembangunan dan kebutuhan industri pengolahan kayu yang hingga saat ini berkembang pesat termasuk industri kerajinan dan mebel. Walaupun saat ini ada bahan konstruksi seperti baja, besi, alumenium dan produk lainnya, tetapi kayu masih digunakan untuk bermacam-macam kebutuhan pembangunan dan industri. Penggunaan kayu harus diketahui sifat-sifat kayu agar dapat dimanfaatkan secara optimal dari segi teknis maupun ekonomis. (Effendi, 2013)

Kayu merupakan sumber kekayaan alam yang tidak akan ada habis-habisnya, apabila dikelola/diusahakan dengan cara-cara yang baik. Artinya: apabila pohon-pohon ditebang (di hutan) untuk diambil kayunya, segera tanah hutan harus ditanami kembali, supaya sumber kayu tidak habis. Kayu dikatakan juga sebagai renewable resources (sumber kekayaan alam yang dapat diperbaharui/diadakan lagi). Berbeda dengan misalnya minyak bumi atau barang-barang tambang lain. Setelah beberapa puluh atau beberapa ratus tahun sumbernya akan habis. Jadi eksploitasi barang-barang tambang dibatasi persediaannya di

dalam tanah, yang diukur dengan satuan waktu. (Frick, 1981)

Kayu merupakan bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan barang lain.

Dengan kemajuan teknologi, kayu sebagai bahan mentah sudah diproses menjadi barang

lain. Barang-barang seperti kertas, bahan sintetik, tekstil, bahkan sampai daging tiruan, dibuat dari kayu. (Frick, 1981)

2.2 Jenis-Jenis Kayu

Di Indonesia banyak sekali jenis pohon, kurang lebih 3000 jenis, tetapi baru ±150 pohon yang diselidiki oleh LPPK. Dibawah ini beberapa contoh jenis pohon yang kayunya diperdagangkan sebagi bahan bangunan.

A. Koromandel (Coromandel)

Nama lain adalah “Ebony”, kayu-hitam atau kayu arang. Warnanya ungu dengan garis- garis hitam memanjang. Pohon ini banyak terdapat di Sulawesi dan kepulauan Maluku.

Kekuatan maupun Keawetan Kayu termasuk kelas I. Seratnya dapat dikatakan lurus.

B. Ulin

Kayu jenis ini di Kalimantan dan Riau disebut juga Ulin, di Palembang garubuaya dan Sumatra Barat dan Bengkulu disebut Tusam. Warnanya merah muda kekuning- kuningan. Kekuatan dan keawetan kelas I.

C. Cempaka

Di Jabar disebut manglid atau baros, di Jateng cempaka dan di Sumatera disebut medang. Warna kayu coklat kekuning-kuningan. Kekuatan kayu termasuk kelas III dan kewetan kelas II. Baik untuk segala macam pekerjaan kayu, tapi tidak untuk memikul beban berat.

D. Keruing

Di Sumatera disebut lagan, di Kalimantan kruen atau tampudau dan di Jateng/Jatim palahlar. Warna kayu coklat agak muda. Kekuatan kayu temasuk kelas I – II dan keawetan kelas III.

2.3 Mutu Kayu

Di Indonesia banyak sekali jenis pohon, kurang lebih 3000 jenis, tetapi baru ±150 pohon yang diselidiki oleh LPPK. Dibawah ini beberapa contoh jenis pohon yang kayunya diperdagangkan sebagai bahan bangunan.

A. Mutu Kayu A :

a. Kayu harus kering udara

b. Balok Besarnya mata kayu tidak melebihi 1/6 dari lebar balok dan tak lebih dari 3,5cm.

c. tidak boleh mengandung bidang batas global yang lebih besar dari 1/10tinggibalok

d. Miring arah serat, tg α, tidak boleh lebih dari 1/10.

e. Retak-retak dalam arah radial tidak boleh lebih dari ¼ tebal kayu, dan retakretak menurut linkaran tahunan tidak boleh melebihi 1/5 tebal kayu

B. Mutu Kayu B :

a. Kadar lengas kayu kurang atau sama dengan 30%.

b. Besarnya mata kayu tidak melebihi ¼ dari lebar balok dan tak lebih dari 5cm.

c. Balok tidak boleh mengandung bidang batas global yang lebih dari 1/10 tinggi balok.

d. Miring arah serat, tg α, tidak boleh lebih dari 1/7. Retak-retak dalam arah radial tidak boleh lebih dari 1/3 tebal kayu, dan retak- retak menurut linkaran tahunan tidak boleh melebihi ¼ tebal kayu

2.4 Pengertian Struktur Kayu

Struktur kayu merupakan suatu struktur yang elemen susunannya adalah kayu.

Dalam perkembangannya, struktur kayu banyak digunakan sebagai alternatif dalam perencanaan pekerjaan-pekerjaan sipil, diantaranya adalah : rangka kudakuda, rangka dan gelagar jembatan, struktur perancah, kolom, dan balok lantai bangunan. Pada dasarnya kayu merupakan bahan alam yang banyak memiliki kelemahan struktural, sehingga pengunaan kayu sebagai bahan struktur perlu memperhatikan sifat-sifat tersebut.

Oleh sebab itu, maka struktur kayu kurang populer dibandingkan dengan beton dan baja. Akibatnya saat ini terdapat kecenderungan beralihnya peran kayu dari bahan

struktur menjadi bahan pemerindah (dekoratif).Namun demikian pada kondisi tertentu (misalnya :pada daerah tertentu, dimana secara ekonomis kayu lebih menguntungkan dari pada penggunaan bahan yang lain) peranan kayu sebagai bahan struktur masih digunakan.

2.5 Teori Pembebanan A. Beban Mati

Beban mati adalah berat dari semua bagian dari suatu struktur atap yang bersifat tetap, termasuk segala unsur tambahan, penyelesaian-penyelesaian, mesin-mesin serta peralatan tetap yang merupakan bagian yang tidak terpisahkan dari struktur itu. Yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen seperti berat sendiri, berat gording, penutup atap (metal roof), dan plafond. Dalam analisis, semua beban diatas dijadikan beban terpusat.

Dalam Peraturan Muatan Indonesia (PMI), beban mati atap ditetapkan 50 kg/m², sudah berikut genteng, gording, kaso. Karena jarak antar kuda-kuda adalah 10 m, maka diambil nilai beban yang ditransfer ke portal kanan dan kirinya dengan pembagian 1 : 1 dari tengah bentang.

Dengan demikian, beban maksimum dipikul oleh kuda-kuda yang berada di tengah bentang, yang secara total menahan beban sepanjang 10 m per satuan lebar.

Maka beban atap yang telah diketahui dikonversikan menjadi beban garis kemudian beban mati tersebut dikonversikan menjadi beban titik yang letaknya pada join atas batang batang vertikal.

PD = qm × �2 × (�/ cos�)

Diambil berat Plafond adalah 18 kg/�², beban ini merata pada bidang datar rangka kuda-kuda

B. Beban Hidup

Beban hidup adalah semua beban yang terjadi akibat penghunian atau penggunaan suatu struktur, khusus pada atap ke dalam beban hidup termasuk beban yang berasal dari air hujan, baik akibat genangan maupun akibat tekanan jatuh (energi kinetik) butiran air dan beban yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan dan material atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak. Beban orang

yang merupakan beban hidup(La) menurut PMI adalah sebesar 100 kg yang diletakkan di Titik rangka atap searah dengan arah sumbu global (arah gravitasi).

P = 100 kg C. Beban Angin (W)

Beban ini merupakan beban tidak permanen yang bekerja pada rangka atap yang disebabkan adanya selisih tekanan udara. Pada beban angin ini terbagi atas tekanan tiup dan tekanan isap. Tekanan tiup angin yang diperhitungkan bangunan berada bukan di tepi laut diambil minimum 25 kg/m². Tekanan tiup angin yang diperhitungkan bangunan berada di tepi laut dalam struktur rangka atap adalah mininum 40 kg/m².

2.6 Tegangan Pada Kayu

Tegangan ijin kayu tidak ada kaitannya dengan keawetan kayu. Tegangan ijin kayu diperlukan untuk menghitung kekuatan struktur dukung misalnya unluk bangunan gedung, jembatan, acuan dan sebagainya, kayu yang akan dipakai untuk keperluan struktur perlu dihitung berdasarkan tegangan kayu yang diizinkan.

Tabel 2. 1 Modulus Kenyal (E) Kayu Sejajar Serat

Kelas Kuat Kayu E // (kg/cm²)

I 125.000

II 100.000

III 80.000

IV 60.000

Tabel 2. 2Tegangan yang diperkenankan untuk kayu mutu A Kelas Kuat

Jati (Tectonagrandis) KI

I

KI II

KI III

KI IV

KI V σₗ ₜ (kg/m²)

σₜₖ ₙ=¿ σₜ ⊥ ₙ

(kg/m²)

σₜ ₖ⊥ (kg/m²) ᵀₙ (kg/m²)

150 100 75 50 - 130

130 85 60 45 - 110

40 25 15 10 - 30

20 12 8 5 - 15

Menurut (PKKI, 1961) pengaruh keadaan konstruksi dan sifat muatan terhadap tegangan yang diperkenankan adalah:

1. Tegangan-tegangan yang diperkenankan dalam daftar II harus digandakan dengan:

a. Faktor 2/3.

1) Untuk konstruksi yang selalu terendam dalam air.

2) Untuk bagian konstruksi yang tidak terlindung, dan kemungkinan besar kadar lengas kayu akan selalu tinggi.

b. Faktor 5/6.

Untuk konstruksi yang tidak terlindung, tetapi kayu itu dapat mengering dengan cepat

2. Tegangan yang diperkenankan dalam daftar II boleh digandakan dengan faktor 5/4.

a. Untuk bagian konstruksi yang tegangannya diakibatkan oleh muatan tetap dan muatan angin.

b. Untuk bagian-bagian konstruksi yang tegangannya diakibatkan oleh muatan tetap dan muatan tidak tetap.

2.6 Sap 2000

SAP (Structure Analysis Program) 2000 merupakan metode yang digunakan untuk analisa gaya-gaya dalam pada rangka atap/ kuda-kuda. Gaya-gaya dalam yang dihitung dnegan menggunakan SAP 2000 adalah gaya batang tarik, gaya batang tekan, gaya batang diagonal, dan gaya batang vertikal. (Tampubolon. S. P, 2021).

Sebelum melakukan simulasi SAP 2000 dan analisa perhitungan dengan metode Titik Buhul maka terlebih dahulu ditentukan parameter-parameter yang digunakan dalam rangka kuda-kuda. Parameter-parameter ini direncanakan dan di desain sesuai dengan Standart Nasional Indonesia (SNI), desain pembebanan, dan menurut Peraturan Perencanaan Kayu Indonesia (PPKI). Parameter yang diperoleh akan digunakan untuk menganalisa gaya-gaya yang terjadi pada rangka atap/ kuda-kuda dengan SAP-2000 dan metode titik buhul. Parameter yang sudah diperoleh akan di input ke SAP-2000 dan dilakukan simulasi terhadap gaya-gaya batang yang terjadi, sedangkan dalam metode titik buhul dilakukan perhitungan langsung setelah semua parameter yang ditentukan sudah diperoleh. (Tampubolon, 2022).

2.7 Titik Buhul

Pada konstruksi rangka atap/ kuda-kuda, gaya-gaya yang bekerja haruslah dalam keadaan seimbang pada setiap titik simpul/ titik buhul. Dalam hal ini gaya luar (external force) dan gaya batang yang terjadi pada rangka atap/ kuda-kuda saling berpotongan dititik simpul/ titik buhul yang belum diketahui dapat dihitung/ ditentukan dengan menggunakan metode Titik Buhul. Metode analisa titik buhul/ titik simpul diperoleh dari ∑ H = 0 (secara horizontal); ∑V = 0 (secara vertikal); ∑M = 0 (Momen), diabaikan. Untuk itu dalam analisa dan metode perhitungan ini ada 2 persamaan dimana nilai dari setiap titik simpul yang akan dicari gaya batangnya harus hanya 2 (atau 1) batang yang belum diketahui gaya batangnya baru dapat diselesaikan dengan menggunakan metode ritter. (Tampubolon. S. P, 2022).

Beban luar pada konstruksi rangka batang hanya boleh bekerja pada titik simpul.

Beban beban yang bekerja pada struktur rangka batang terdiri dari beban mati dan beban hidup. Beban mati adalah beban beban dari material material yang dipasang secara permanen serta beban itu sendiri atau rangka batangnya itu sendiri. Sedangkan beban hidup adalah beban yang berupa beban bergerak pada pemasangan cremona ini beban yang bergerak ini yang dimaksud adalah bandul. (Tampubolon. S. P, 2022).

2.8 Metode Cremona

Metode cremona adalah metode perhitungan gaya batang pada struktur rangka batang dengan cara grafis dengan yang berdasarkan keseimbangan gaya pada setiap titik kumpul.

Adapun langkah-langkah perhitungannya adalah:

1. Tetapkan skala gaya yang akan digunakan dan arah putaran poligon gaya. (searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam).

2. Hitunglah reaksi peletakannya.

3. Buat poligon gaya, dimulai pada titik buhul yang maksimum mempunyai 2 gaya batang tidak diketahui. Mulailah dari gaya yang diketahui paling awal sesuai arah putaran yang ditetapkan.

4. Posisi gaya tiap batang selalu sama dengan posisi batang, yang berbeda adalah arahnya, apakah meninggalkan titik buhul yang ditinjau atau menuju titik buhul yang ditinjau tersebut.

5. Setelah poligon gaya terbentuk (awal-akhir bertemu pada 1 titik), tentukan titik buhul yang ditinjau dengan pertimbangan arah putaran dan gaya-gaya dari batang yang tidak diketahui.

6. Agar tidak membingungkan, berilah tanda negatif (-) untuk batang tekan jika menuju titik buhul, dan tanda positif (+) untuk batang tarik jika meninggalkan titik buhul.

7. Mulailah lagi dengan langkah ketiga untuk mencari gaya batang lainnya.

8. Jika seluruh gaya batang telah diketahui, maka seluruh poligon gaya yang didapat untuk masing-masing buhul dijadikan satu poligon gaya (diagram Cremona) dengan pertimbangan letak-letak buhul yang telah ditetapkan pada poligon gaya disesuaikan dengan buhul-buhul pada rangka batang.

BAB III METODOLOGI

3.1 Umum

Perencanaan rangka atap kua-kuda harus memperhatiakan segala aspek yang berkaitan dalam sifat fisik dari batang yang digunakan. Perencanaan pada bagian dasar seperti jenis kelas kayu yang sesuai berfungsi sebagai kekuatan pada rangka.

Perhitungan pembebanan akan menghasilkan batang yang bersifat tekan dan tarik.

Akibatnya pada proses perencanaan selalu memerhatikan pandangannya kepada pembebanan yang sekiranya akan dipikul. Dari hal tersebut, akan dihitung kuat tekan dan tarik pada setiap batang yang kemudian akan dibandingkan dengan faktor keamanan.

Jika menghasilkan kondisi yang tidak aman, maka ukuran dari dimensi penampang batang akan diubah hingga menemukan tegangan kontrol yang lebih kecil daripada tegangan izin. Model Polynesian adalah salah satu jenis struktur truss yang digunakan dalam konstruksi bangunan. Truss adalah kerangka struktural dari balok-balok lurus dan elemen-elemen segitiga yang digunakan untuk mendukung beban-beban seperti atap, lantai, atau beban lainnya dalam suatu bangunan. Truss biasanya dibuat dari bahan seperti kayu, baja, atau beton.

3.2 Algoritma Dan Diagram Alir Perencanaan 3.2.1 Algoritma

Adapun algoritma dari perancangan permodelan struktur kuda-kuda model Polynesian Truss, adalah sebagai berikut:

1. Mulai

2. Dilakukan studi kasus 3. Dimasukkan data;

a. Data model kuda-kuda b. Data bentang kuda-kuda c. Data tinggi kuda-kuda d. Data kelas kuat kayu

e. Data jenis kayu f. Data berat jenis kayu g. Data modulus Elastisitas h. Data alat sambung kuda-kuda i. Data tekanan angin

j. Data beban hidup

4. Dilakukan perencanaan dimensi batang.

5. Dilakukan perhitungan beban primer dan sekunder.

6. Dilakukan Analisa struktur menggunakan program SAP2000, metode Cremona, dan metode keseimbangan titik buhul.

7. Dikeluarkan hasil akhir:

a. Jika hasil akhir sama atau mendekati maka proses dilanjutkan b. Jika hasil akhir tidak sama maka kembali ke proses nomor 5 8. Dilakukan kontrol tegangan.

9. Dikeluarkan hasil gaya yang bekerja pada batang:

a. Jika gaya yang bekerja lebih kecil dari batas aman maka proses dilanjutkan b. Jika gaya yang bekerja lebih besar dari batas aman maka kembali ke proses 4 10. Dilakukan perencanaan sambungan baut

11. Selesai

3.2.2 Diagram Alir Perencanaan

Gambar 3. 1 Diagram Alir Perencanaan

3.3 Deskripsi Studi Kasus

Rencanakan dimensi beserta sambungan dari struktur rangka kuda kuda model A yaitu Polynesian Truss seperti pada gambar dibawah ini dengan data yang diketahui sebagai berikut:

Gambar 3. 2 Struktur Model Polynesian Truss Data perencanaan, diketahui:

 Alat Sambung : Baut

 Jenis Kayu : Jati

 Kelas Kayu : Kelas Kayu II

 Berat Jenis Kayu : 0,7 g/cm³

 Lokasi Bangunan : Tepi laut

 Jenis Atap : Genting

 Berat Jenis Atap : 50 kg/m³

 Tumpuan : Sendi-Rol

 Modulus Elastisitas : 100.000 kg/cm² (PKKI 1961 Daftar 1)

 Tekanan Angin : 50 kg/m² (PPIUG Pasal 4.2 (2))

 Beban Hidup : 100 kg/m² (PPIUG Pasal 3.2 (1))

 Kemiringan Atap : 28,61 º

 Kemiringan Atap Puncak : 63,95 º

 Panjang Bentang Kuda-Kuda : 4,9 Meter

 Jarak Antar Kuda-Kuda : 1,5 Meter

3.4 Ukuran Dan Bagian Struktur

Adapun ukuran dan bagian struktur sebagai berikut:

3.4.1 Perhitungan Kemiringan Atap a. Tan α =

Vα H₁+H₂+1

2H₃

1,5 1,1+1,1+0,55

α = arctan ( 1,5 2,75) α = 28,61˚

b. Tan β = ^Vβ

H₈=2,25 1,1 β = arctan (2,25

1,1 ) β = 63,95 ˚

3.4.2 Perhitungan Batang Horizontal H1=H2=H3=H4=H5=H6=H7 = 1.1 M

3.4.3 Perhitungan Batang Vertikal

V1 = V4 = h

H1+H2+H3 x H1= 1,5

1,1+1,1+0,55x1.1=0.6m

V2 = V3 = h

H1+H2+H3 x H1+H2= 1,5

1,1+1,1+0,55 x1.1+1.1=1.2m Tabel 3. 1 Panjang Batang Tegak Lurus

Batang Tegak Lurus Panjang (meter)

V1 0,6

V2 1,2

V3 1,2

V4 0,6

3.4.5 Perhitungan Batang Kaki Kuda Kuda/ Jarak Gording

A1 = 1 2x110

cos⁡(28,61°)=0,626m A6 =

1 2x110

cos⁡(63,95°)=1,25m

Tabel 3. 2 Panjang Batang Kaki Kuda-Kuda

Batang Panjang (meter)

A1 0,62

A2 0,62

A3 0,62

A4 0,62

A5 0,62

A6 1,25

A7 1,25

A8 1,25

A9 1,25

A10 0,62

A11 0,62

A12 0,62

A13 0,62

A14 0,62

3.4.6 Perhitungan Batang Diagonal

D4 =

√

^h2+(12a)2=

√

^{1,52+(121,1)2 = 1.597 m}

D2 = V1

H1= Vx

H1+0,5(H2) 0,6

1,1= Vx 1,1+0,5(1,1) Vx = 0,9 m

D2 =

√ ⁽

^12H2

⁾

^{2+(Vx)2 =}

^√

^{(0,55)2+(0,9)2} = 1.054 m

Tabel 3. 3 Panjang Diagonal batang

Batang Diagonal Panjang (meter)

D1 0,62

D2 1,05

D3 1,05

D4 1,59

D5 1,59

D6 1,59

D7 1,59

D8 1,59

D9 1,59

D10 1,05

D11 1,05

D12 0,62

D13 1,25

D14 1,25

3.4.7 Rekapitulasi Panjang Setiap Batang

Tabel 3. 4 Rekapitulasi Panjang Setiap Batang

Batang Panjang (meter) Batang Panjang (meter)

A1 0,626 H8 1,1

A2 0,62 H9 1,1

A3 0,62 V1 0,6

A4 0,62 V2 1,2

A5 0,62 V3 1,2

A6 1,25 V4 0,6

A7 1,25 D1 0,62

A8 1,25 D2 1,05

A9 1,25 D3 1,05

A10 0,62 D4 1,59

A11 0,62 D5 1,59

A12 0,62 D6 1,59

A13 0,62 D7 1,59

A14 0,62 D8 1,59

H1 1,1 D9 1,59

H2 1,1 D10 1,05

H3 1,1 D11 1,05

H4 1,1 D12 0,62

H5 1,1 D13 1,25

H6 1,1 D14 1,25

H7 1,1

BAB IV

PERENCANAAN DIMENSI DAN PEMBEBANAN

4.1 Perencanaan Dimensi Batang

Batang pada penyusun rangka atap terdiri dari dua jenis, yaitu batang tarik dan batang tekan. Perbedaan ini dikarenakan gaya yang bekerja pada batang dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu menjauhi titik atau mendekati titik. Hal sama menjadi dasar dalam perhitungan titik buhul yang akan dibahas pada bab selanjutnya.

Berdasarkan batang penyusun yang telah dikelompokan pada bagian sebelumnya, maka dapat ditentukan dimensi asumsi untuk rencana preliminary design yaitu dengan menggunakan dimensi 8/12 pada seluruh batang.

4.2 Perhitungan Beban

Berdasarkan beban yang bekerja, pada rangka kuda-kuda terjadi reaksi akibat faktor internal dan eksternal. Pada faktor internal terdapat beban yang bekerja akibat dari rangka itu sendiri. Pada faktor eksternal terdapat beban yang diterima dari luar.

4.2.1 Beban Mati

Pada rangka terbuat dari balok kayu tentu memiliki berat dari kayu sehingga terdapat beban dari penyusun rangka itu sendiri atau disebut beban struktur. Pada struktur dengan jenis kayu jati, didapat perhitungan berat struktur yaitu berat dari rangka ditambah dengan berat dari atap dan bagian-bagiannya.

4.2.1.1 Berat Sendiri Rangka Atap qg = b. h. berat jenis rata-rata kayu jati = 0,08. 0,12. 700

= 6,72 kg/m

4.2.1.2 Berat Sendiri Gording 8/12 qg = b. h. berat jenis rata-rata kayu jati

= 0,08. 0,12. 700 = 6,72 kg/m

4.2.1.3 Berat Sendiri Atap Normal

qnm = (berat jenis atap genting + reng + kaso). jarak gording = 50. 0,436

= 21,8 kg/m

4.2.1.4Berat Sendiri Atap Puncak

qpm = (berat jenis atap genting + reng + kaso). jarak gording = 50. 1,036

= 51,8 kg/m

4.2.1.5 Berat Total Atap Normal

qnmt = berat sendiri gording + berat sendiri atap normal = 6,72 + 21,8

= 28,52 kg/m

4.2.1.6 Berat Total Atap Puncak

qpmt = berat sendiri gording + berat sendiri atap puncak = 6,72 + 51,8

= 58,52 kg/m

4.2.1.7 Proyeksi Gaya Terhadap Beban Mati

1. Proyeksi Gaya Terhadap Beban Mati Total Atap Normal Gambar

qxmn = qnmt. Sin α = 28,52. Sin (36,607) = 17,007 kg/m

qymn = qnmt. Cos α = 28,52. Cos (36,607) = 22,894 kg/m 2. Proyeksi Gaya Terhadap Beban Mati Atap Puncak qxmp = qpmt. Sin α = 58,52. Sin (70,253) = 55,079 kg/m qymp = qpmt. Cos α = 58,52. Cos (70,253) = 19,772 kg/m 4.2.1.8 Proyeksi Momen Terhadap Beban Mati

1. Proyeksi Momen Beban Total Atap Normal Mmaks = 1

8. q_nmt. l² = 1

8.(28,52).1,5² = 8,021 kgm Mxmn = 1

8. q_ymn. l² = 1

8.(22,894).1,5² = 6,439 kgm Mymn = 1

8. q_xmn.l² = 1

8.(17,007).1,5² = 4,783 kgm 2. Proyeksi Momen Beban Total Atap Puncak

Mmaks = 1

8. q_pmt. l² = 1

8.(58,52).1,5² = 16,459 kgm Mxmp = 1

8. q_ymp. l² = 1

8.(19,772).1,5² = 5,561 kgm Mymp = 1

8. q_xmp.l² = 1

8.(55,078).1,5² = 15,491 kgm 4.2.2 Beban Angin

4.2.2.1 Koefisien Beban Angin Tiup 1. Atap Normal

Karena sudut kemiringan 28,61º dengan ketentuan koefisien (α < 65º) maka dapat menggunakan (0,02 α – 0,4).

Cnt = (0,02. 28,61) – 0,4 = 0,332 2. Atap Puncak

Karena sudut kemiringan 65,95º dengan ketentuan koefisien (65º < α < 90º) maka dapat menggunakan +0,9.

Cpt = 0,9

4.2.2.2 Koefisien Beban Angin Hisap 1. Atap Normal

Karena semua bidang atap dibelakang angin maka koefisien yang digunakan adalah -0,4.

Cnh = -0,4

2. Atap Puncak

Karena semua bidang atap dibelakang angin maka koefisien yang digunakan adalah -0,4.

Cph = -0,4

4.2.2.3 Beban Angin Tiup

1. Beban angin di pihak angin atap normal qnt = Cnt . Pangin . jarak gording

= 0,332 . 50 . 0,436 = 7,238 kg/m

2. Beban angin di pihak angin atap puncak qpt = Cpt . Pangin . jarak gording

= 0,9 . 50 . 1,036 = 46,62 kg/m

4.2.2.4 Beban Angin Hisap

1. Beban angin di pihak angin atap normal qnh = Cnh . Pangin . jarak gording

= -0,4 . 50 . 0,436 = -8,72 kg/m

2. Beban angin di pihak angin atap puncak qph = Cph . Pangin . jarak gording

= -0,4 . 50 . 1,036 = -20,72 kg/m

4.2.2.5 Perhitungan Momen Terhadap Beban Angin Tiup

1. Perhitungan momen terhadap beban angin atap normal Mnt = 1

8. q_nt. l² = 1

8. 7,237 . _1,5² = 2,036 kgm 2. Perhitungan momen terhadap beban angin atap puncak Mpt = 1

8. q_pt. l² = 1

8.46,62.1,5² = 13,112 kgm

4.2.2.6 Perhitungan Momen Terhadap Beban Angin Hisap

1. Perhitungan momen terhadap beban angin atap normal Mnh = 1

8. q_nh.l² = 1

8.−8,72.1,5² = -2,453 kgm 2. Perhitungan momen terhadap beban angin atap puncak Mph = 1

8. q_ph.l² = 1

8.−20,72.1,5² = -5,828 kgm 4.2.3 Beban Hidup

4.2.3.1Beban Hidup Atap Normal Phn = P . jarak gording normal . l = 100 . 0,436 .1,5

= 65,4 kg

4.2.3.2Beban Hidup Atap Puncak Php = P . jarak gording puncak . l = 100 . 1,036 .1,5

= 155,4 kg

4.2.3.3 Proyeksi Gaya Terhadap Beban Hidup 1. Proyeksi Gaya Terhadap Beban Hidup Atap Normal Pxhn = Phn Sin α = 65,4 Sin 36,607º = 38,99 kg

Pyhn = Phn Cos α = 65,4 Cos 36,607º = 52,499 kg

2. Proyeksi Gaya Terhadap Beban Hidup Atap Puncak Pxhp = Php Sin α = 155,4 Sin 70,253° = 146,262 kg Pyhp = Php Cos α = 155,4 Cos 70,253° = 52,505 kg 4.2.3.4 Proyeksi Momen Terhadap Beban Hidup

1. Proyeksi Momen Terhadap Beban Hidup Atap Normal Mmaks = 1

4 . Phn . l = 1

4 . 65,4 . 1,5 = 24,525 kgm Mxhn = 1

4 . Pyhn . l = 1

4 . 52,499. 1,5 = 19,687 kgm Myhn = 1

4 . Pxhn . l = 1

4 . 38,99. 1,5 = 14,621 kgm 2. Proyeksi Momen Terhadap Beban Hidup Atap Puncak Mmaks = 1

4 . Php . l = 1

4 . 155,4 . 1,5 = 58,275 kgm Mxhp = 1

4 . Pyhp . l = 1

4 . 52,504 . 1,5 = 19,689 kgm Myhp = 1

4 . Pxhp . l = 1

4 . 146,261 . 1,5 = 54,848 kgm

4.2.4 Rekapitulasi Hasil Analisa

4.2.4.1Tegangan Izin

Kondisi tegangan izin pada berat gording dilakukan dengan 2 jenis kombinasi untuk megetahui keamanan pada batang gording dan jarak kuda-kuda dengan mengacu pada ketentuan PKKI 1961.

1. Kombinasi pembebanan primer, jadi untuk sifat pembebanan tetap, γ = 1, untuk konstruksi terlindung, faktor reduksi β = 1.

σ_r = β . γ . ^σn

= 1 . 1 . 100

= 100 kg/ cm²

2. Kombinasi pembebanan sekunder, jadi untuk sifat pembebanan sementara, γ = 5

4 , untuk konstruksi terlindung, faktor reduksi β = 1.

σ_r = β . γ . σ_n = 1 . 5

4 . 100 = 125 kg/ _cm²

4.2.4.2Kombinasi Beban 1. Pembebanan Tetap Normal Mtxn = Mxmn + Mxhn

= 6,438 + 19,687 = 26,126 kgm Mtyn = Mymn + Myhn

= 4,783 + 14,621 = 19,405 kgm

2. Pembebanan Tetap Puncak

Mtxp = Mxmp + Mxhp

= 5,56 + 19,689 = 25,250 kgm Mtyp = Mymp + Myhp

= 15,49 + 54,847 = 70,339 kgm

3. Pembebanan Sementara Normal Msxn = Mxmn + Mxhn + Mnt + Mnh

= 6,439 + 19,687 + 2,036 + (-2,453)

= 25,709 kgm Msyn = Mymn + Myhn

= 4,783 + 14,621 = 19,405 kgm

4. Pembebanan Sementara Puncak Msxp = Mxmp + Mxhp + Mpt + Mph

= 5,561 + 19,689 + 13,112 + -5,828

= 32,534 kgm Msyp = Mymp + Myhp

= 15,491 + 54,848 = 70,339 kgm

4.2.4.3 Kontrol Tegangan Wx = 1

6. b . h² = 1

6.8.12² = 192cm³

Wy = 1 6. h . b² = 1

6.12.8² = _128cm³

1. Tegangan akibat pembebanan tetap normal σ_maks = Mtxn

Wx + Mtyn Wy = 2612,6

192 + 1940,5 128 = 28,767kg/cm²

Perbandingan antara tegangan izin dan tegangan uji dengan aturan ^σmaks≤ σ_izin : 28,767 kg/cm² ≤ 100 kg/ cm²……….. (Aman)

2. Tegangan akibat pembebanan tetap puncak σ_maks = Mtxp

Wx + Mtyp Wy = 2525,0

192 + 7033,9 128 = 68,103kg/cm²

Perbandingan antara tegangan izin dan tegangan uji dengan aturan ^σmaks≤ σ_izin : 68,103 kg/cm² ≤ 100 kg/ cm²……….. (Aman)

3. Tegangan akibat pembebanan sementara normal σ_maks = Msxn

Wx + Msyn Wy = 2570,9

192 + 1940,5 128 = 28,550kg/cm²

Perbandingan antara tegangan izin dan tegangan uji dengan aturan ^σmaks≤ σ_izin : 28,550 kg/cm² ≤ 125 kg/ cm²……….. (Aman)

4. Tegangan akibat pembebanan sementara puncak

σ_maks = Msxp

Wx + Msyp Wy = 3253,4

192 + 7033,9 128 = _71,897kg/cm²

Perbandingan antara tegangan izin dan tegangan uji dengan aturan σ_maks≤ σ_izin : 71,897 kg/cm² ≤ 125 kg/ cm²……….. (Aman)

4.2.4.4 Kontrol Lendutan

Berdasarkan pada PKKI 1961 untuk kontrol lendutan pada gording didapat : fmax ≤ 1

200 . l jarak kuda-kuda Nilai fmax yang didapat yaitu :

fmax = 1

200 . 150 = 0,75 cm

1. Lendutan Akibat Pembebanan Tetap Atap Normal Ftxn = 5. qymn . L⁴

384.E . Ix + Pyhn . L³ 48.E . Ix = 5.0,228.150⁴

384.10⁵.1152 + 52,499.150³ 48.10⁵.1152 = 0,013 + 0,032

= 0,045 cm

Ftyn = 5. qxmn . L⁴

384.E . Iy + Pxhn . L³ 48.E . Iy = 5.0,17.150⁴

384.10⁵.512 + 38,99.150³ 48.10⁵.512 = 0,021 + 0,053

= 0,075 cm Ftn =

√

^Ftxn2+Ftyn2

=

√

^{0,0452+0,0752}

= 0,088 cm ≤ 0,75 cm……….. (Aman)

2. Lendutan Akibat Pembebanan Tetap Atap Puncak Ftxp = 5. qymp . L⁴

384.E . Ix + Pyhp . L³ 48.E . Ix

= 5.0,197.150⁴

384.10⁵.1152 + 52,504.150³ 48.10⁵.1152 = 0,011 + 0,032

= 0,043 cm

Ftyp = 5. qxmp . L⁴

384.E . Iy + Pxhp . L³ 48.E . Iy = 5.0,55.150⁴

384.10⁵.512 + 146,262.150³ 48.10⁵.512 = 0,07 + 0,2

= 0,272 cm

Ftp =

√

^Ftxp2+Ftyp2

=

√

^{0,0432+0,2722}

= 0,275 cm ≤ 0,75 cm……….. (Aman)

3. Lendutan Akibat Pembebanan Sementara Atap Normal Fsxn = 5. qymn . L⁴

384.E . Ix + Pyhn . L³

48.E . Ix + 5. qnt . L⁴

384.E . Ix + 5. qnh . L⁴ 384.E . Ix = 5.0,228.150⁴

384 .10⁵.1152 + 52,499.150³

48.10⁵.1152 + 5.0,072.150⁴ 384.10⁵.1152 + 5.(−0,087).150⁴

384.10⁵.1152 = 0,044 cm

Fsyn = 5. qxmn . L⁴

384.E . Iy + Pxhn . L³ 48.E . Iy

= 5.0,17.150⁴

384. 10⁵.512 + 38,99.150³ 48.10⁵.512 = 0,075 cm

Fsn =

√

^Fsxn2+Fsyn2

=

√

^{0,0442+0,0752}

= 0,087 cm ≤ 0,75 cm……….. (Aman)

4. Lendutan Akibat Pembebanan Sementara Atap Puncak Fsxp = 5. qymp . L⁴

384.E . Ix + Pyhp . L³

48.E . Ix + 5. qpt . L⁴

384.E . Ix + 5. qph . L⁴ 384.E . Ix = 5.0,197.150⁴

384 .10⁵.1152 + 52,504.150³

48.10⁵.1152 + 5.0,466.150⁴ 384.10⁵.1152 + 5.(−0,207).150⁴

384.10⁵.1152 = 0,058 cm

Fsyn = 5. qxmp . L⁴

384.E . Iy + Pxhp . L³ 48.E . Iy = 5.0,55.150⁴

384. 10⁵.512 + 146,261.150³ 48.10⁵.512 = 0,272 cm

Fsp =

√

^Fsxp2+Fsyp2

=

√

^{0,0582+0,2722}

= 0,278 cm ≤ 0,75 cm……….. (Aman) 4.2.5 Rekapitulasi Beban

4.2.5.1 Beban Kuda-Kuda 1. Panjang total batang

Panjang total kuda-kuda yang didapat, yaitu:

Ptot = 32,364 m

2. Volume total batang

Volume total kuda-kuda yang didapat, yaitu:

Vtot = Ptot . b . h = 32,364 . 0,08 . 0,12 = 0,310 m³ 3. Berat total batang

Berat total kuda-kuda yang didapat, yaitu:

Wtot = Vtot . Bj kayu = 0,310 . 700 = 217,43 kg 4. Berat sendiri kuda-kuda

Berat sendiri kuda-kuda yang didapat, yaitu:

Wk = Wtot / nbuhul = 217,43/15 = 14,5 kg

Pada perhitungan didapatkan hasil rekapitulasi struktur rangka kuda-kuda seperti pada tabel berikut:

No. Batang Lebar (m)

Tinggi (m)

Panjan g (m)

Volume (m³)

Berat Jenis (kg/m³)

Berat Batang

(kg)

1 A1 0,08 0,12 0,436 0,0042 700 2,930

2 A2 0,08 0,12 0,436 0,0042 700 2,930

3 A3 0,08 0,12 0,436 0,0042 700 2,930

4 A4 0,08 0,12 0,436 0,0042 700 2,930

5 A5 0,08 0,12 0,436 0,0042 700 2,930

6 A6 0,08 0,12 1,036 0,0099 700 6,962

7 A7 0,08 0,12 1,036 0,0099 700 6,962

8 A8 0,08 0,12 1,036 0,0099 700 6,962

9 A9 0,08 0,12 1,036 0,0099 700 6,962

10 A10 0,08 0,12 0,436 0,0042 700 2,930

11 A11 0,08 0,12 0,436 0,0042 700 2,930

12 A12 0,08 0,12 0,436 0,0042 700 2,930

13 A13 0,08 0,12 0,436 0,0042 700 2,930

14 A14 0,08 0,12 0,436 0,0042 700 2,930

15 H1 0,08 0,12 0,7 0,0067 700 4,704

16 H2 0,08 0,12 0,7 0,0067 700 4,704

17 H3 0,08 0,12 0,7 0,0067 700 4,704

18 H4 0,08 0,12 0,7 0,0067 700 4,704

19 H5 0,08 0,12 0,7 0,0067 700 4,704

20 H6 0,08 0,12 0,7 0,0067 700 4,704

21 H7 0,08 0,12 0,7 0,0067 700 4,704

22 H8 0,08 0,12 0,7 0,0067 700 4,704

23 H9 0,08 0,12 0,7 0,0067 700 4,704

24 V1 0,08 0,12 0,52 0,0050 700 3,494

25 V2 0,08 0,12 1,04 0,0099 700 6,962

26 V3 0,08 0,12 1,04 0,0099 700 6,962

27 V4 0,08 0,12 0,52 0,0050 700 3,494

28 D1 0,08 0,12 0,436 0,0042 700 2,930

29 D2 0,08 0,12 0,855 0,0082 700 5,746

30 D3 0,08 0,12 0,855 0,0082 700 5,746

31 D4 0,08 0,12 1,346 0,0129 700 9,045

32 D5 0,08 0,12 1,346 0,0129 700 9,045

33 D6 0,08 0,12 1,346 0,0129 700 9,045

34 D7 0,08 0,12 1,036 0,0099 700 6,962

35 D8 0,08 0,12 1,036 0,0099 700 6,962

36 D9 0,08 0,12 1,346 0,0129 700 9,045

37 D10 0,08 0,12 1,346 0,0129 700 9,045

38 D11 0,08 0,12 1,346 0,0129 700 9,045

39 D12 0,08 0,12 0,855 0,0082 700 5,746

40 D13 0,08 0,12 0,855 0,0082 700 5,746

41 D14 0,08 0,12 0,436 0,0042 700 2,930

42 TOTAL 32,364 0,310 - 217,43

Pada pembebanan titik buhul digunakan ketentuan sebagai berikut : Pk = 0,5 x berat sendiri kuda - kuda pada pinggir rangka

Pk = 1,0 x berat sendiri kuda - kuda pada tengah rangka

Buhul Beban (kg)

a 0,5 x 14,50 7,25

i 1 x 14,50 14,50

j 1 x 14,50 14,50

k 1 x 14,50 14,50

Buhul Beban (kg)

l 1 x 14,50 14,50

m 1 x 14,50 14,50

n 1 x 14,50 14,50

o 1 x 14,50 14,50

p 1 x 14,50 14,50

q 1 x 14,50 14,50

r 1 x 14,50 14,50

s 1 x 14,50 14,50

t 1 x 14,50 14,50

u 1 x 14,50 14,50

h 0,5 x 14,50 7,25

4.2.5.2 Beban Atap + Gording

Beban atap + gording adalah beban yang tumpuannya berada pada gording yang diletakkan pada setiap buhul pada rangka kuda-kuda yang akan memberikan bentuk gaya terpusat. Terkhusus pada buhul puncak menggunakan 2 gording sehingga memikul 2 kali berat gording.

1. Berat 1 gording

Wg = b. h. jarak kuda - kuda . berat rata-rata kayu jati = 0,08. 0,12. 1,5 . 700

= 10,08 kg

2. Berat atap genting pada atap normal

Wan = jarak kuda - kuda. jarak gording. berat jenis atap genting = 1,5 . 0,436 . 50

= 32,7 kg

3. Berat atap genting pada atap puncak

Wap = jarak kuda - kuda. jarak gording. berat jenis atap genting = 1,5 . 1,036 . 50

= 77,7 kg

Pada perhitungan didapatkan hasil pembebanan beban atap + gording pada setiap buhul seperti pada tabel berikut:

Buhul Beban Atap (kg)

Beban Gording (kg)

Beban (kg)

a 16,35 10,08 26,43

i 32,7 10,08 42,78

j 32,7 10,08 42,78

k 32,7 10,08 42,78

l 32,7 10,08 42,78

m 55,2 10,08 65,28

n 77,7 10,08 87,78

o 77,7 2 x 10,08 97,86

p 77,7 10,08 87,78

q 55,2 10,08 65,28

r 32,7 10,08 42,78

s 32,7 10,08 42,78

t 32,7 10,08 42,78

u 32,7 10,08 42,78

h 16,35 10,08 26,43

Buhul a dan h = (beban atap normal)/2 + beban gording Buhul i, j, k, l, r, s, t, u = beban atap normal + beban gording

Buhul m dan q = (beban atap normal + beban atap puncak)/2 + beban gording Buhul n dan p = beban atap puncak + beban gording

Buhul o = beban atap puncak + (beban gording) . 2

4.2.5.3Beban Hidup

Pada beban hidup gaya yang bekerja pada setiap titik buhul dengan berat minimal 100 kg/ m² . Pada pembebanan didapatkan hasil yang akan dicantumkan untuk setiap beban hidup pada setiap titik buhul untuk setiap atap normal dan atap puncak seperti pada tabel berikut:

No. Buhul (kg)

Beban Hidup (kg)

1 a 32,7

2 i 65,4

3 J 65,4

4 k 65,4

5 l 65,4

6 m 110,4

7 n 155,4

8 o 155,4

9 p 155,4

10 q 110,4

11 r 65,4

12 s 65,4

13 t 65,4

14 u 65,4

15 h 32,7

4.2.5.4Beban Angin

Arah angin diasumsikan datang dari kiri ke kanan maka didapat untuk beban pada setiap batang.

1. Beban angin tiup normal (Wnt) = qnt . l = 7,237 . 1,5 = 10,855 kg 2. Beban angin hisap normal (Wnh) = qnh . l = (-8,72) . 1,5 = -13,08 kg 3. Beban angin tiup puncak (Wpt) = qpt . l = 46,62 . 1,5 = 69,93 kg

4. Beban angin hisap puncak (Wph) = qph . l = (-20,72) . 1,5 = -31,08 kg

Pada perhitungan didapatkan hasil pembebanan angin terhadap rangka kuda-kuda dengan arah x dan y seperti pada tabel berikut:

No. Buhul Arah Kiri Wx

(kg)

1 a Wntsin(36,607°)

2 3,236

No. Buhul Arah Kiri Wx (kg)

2 i Wnt Sin 36,607°

¿ ) 6,473

3 J Wnt Sin 36,607°

¿ ) 6,473

4 k Wnt Sin 36,607°

¿ ) 6,473

5 l Wnt Sin 36,607°

¿ ) 6,473

6 m Wntsin(36,607°)+Wptsin(70,253°)

2 36,145

7 n Wpt Sin (70,253 ° ) 65,817

8 o Wptsin(70,253°)+Wphsin(70,253°)

2 47,534

9 p Wph Sin ( 70,253° ) 29,252

10 q Wnhsin(36,607°)+Wphsin(70,253°)

2 18,526

11 r Wnh Sin 36,607°

¿ ) 7,799

12 s Wnh Sin 36,607°

¿ ) 7,799

13 t Wnh Sin 36,607°

¿ ) 7,799

14 u Wnh Sin 36,607°

¿ ) 7,799

15 h Wnhsin(36,607°)

2 3,899

No. Buhul Arah Kiri Wy

(kg)

1 a −Wntcos(36,607°)

2 -4,356

2 i -Wnt Cos 36,607°

¿ ) -8,713

3 J -Wnt Cos 36,607°

¿ ) -8,713

4 k -Wnt Cos 36,607°

¿ ) -8,713

5 l -Wnt Cos 36,607°

¿ ) -8,713

6 m −Wntcos(36,607°)+−Wptcos(70,253°)

2 -16,170

7 n -Wpt Cos ( 70,253° ) -23,627

8 o −Wptcos(70,253°)+Wphcos(70,253°)

2 -6,563

9 p Wph Cos ( 70,253° ) 10,500

No. Buhul Arah Kiri Wy (kg)

10 q

Wnhcos(36,607°)+(Wphcos 70,253°)

¿¿

¿

10,500

11 r Wnh Cos 36,607°

¿ ) 10,499

12 s Wnh Cos 36,607°

¿ ) 10,499

13 t Wnh Cos 36,607°

¿ ) 10,499

14 u Wnh Cos 36,607°

¿ ) 10,499

15 h Wnhcos(36,607°)

2 5,249

No. Buhul Arah Kanan Wx

(kg)

1 a −Wnhsin(36,607°)

2 -3,899

2 i -Wnh Sin 36,607°

¿ ) -7,799

3 J -Wnh Sin 36,607°

¿ ) -7,799

4 k -Wnh Sin 36,607°

¿ ) -7,799

5 l -Wnh Sin 36,607°

¿ ) -7,799

6 m (−Wnhsin(36,607°))+(−Wphsin 70,253°)

2 -18,526

7 n -Wph Sin ( 70,253° ) -29,252

8 o (−Wptsin70,253°)+(−Wphsin 70,253°)

2 -47,534

9 p -Wpt Sin ( 70,253° ) -65,817

10 q

−Wntsin(36,607°)+(−Wptsin 70,253°)

¿¿

¿

-36,145

11 r -Wnt Sin 36,607°

¿ ) -6,473

12 s -Wnt Sin 36,607°

¿ ) -6,473

13 t -Wnt Sin 36,607°

¿ ) -6,473

14 u -Wnt Sin 36,607°

¿ ) -6,473

15 h −Wntsin(36,607°)

2 -3,236

No. Buhul Arah Kanan Wy (kg)

1 a Wnhcos(36,607°)

2 5,249

2 i Wnh Cos 36,607°

¿ ) 10,499

3 J Wnh Cos 36,607°

¿ ) 10,499

4 k Wnh Cos 36,607°

¿ ) 10,499

5 l Wnh Cos 36,607°

¿ ) 10,499

6 m Wnhcos(36,607°)+Wphcos(70,253°)

2 10,500

7 n Wph Cos ( 70,253° ) 10,500

8 o

−Wptcos(70,253°)

¿

WphCos(70,253°)+¿

¿

-6,563

9 p -Wpt Cos ( 70,253° ) -23,627

10 q

−Wntcos(36,607°)

−Wptcos(70,253°)

¿+¿¿

-16,170

11 r -Wnt Cos 36,607°

¿ ) -8,713

12 s -Wnt Cos 36,607°

¿ ) -8,713

13 t -Wnt Cos 36,607°

¿ ) -8,713

14 u -Wnt Cos 36,607°

¿ ) -8,713

15 h −Wntcos(36,607°)

2 -4,356

No. Buhul

Beban Angin dari Arah Kiri

Beban Angin dari Arah Kanan

Wx (kg) Wy (kg) Wx (kg) Wy (kg)

1 a 3,236 -4,356 -3,899 5,249

2 i 6,473 -8,713 -7,799 10,499

3 J 6,473 -8,713 -7,799 10,499

4 k 6,473 -8,713 -7,799 10,499

5 l 6,473 -8,713 -7,799 10,499

6 m 36,145 -16,170 -18,526 10,500

No. Buhul

Beban Angin dari Arah Kiri

Beban Angin dari Arah Kanan

Wx (kg) Wy (kg) Wx (kg) Wy (kg)

7 n 65,817 -23,627 -29,252 10,500

8 o 47,534 -6,563 -47,534 -6,563

9 p 29,252 10,500 -65,817 -23,627

10 q 18,526 10,500 -36,145 -16,170

11 r 7,799 10,499 -6,473 -8,713

12 s 7,799 10,499 -6,473 -8,713

13 t 7,799 10,499 -6,473 -8,713

14 u 7,799 10,499 -6,473 -8,713

15 h 3,899 5,249 -3,236 -4,356

4.2.5.5 Perhitungan Kombinasi Beban

Peninjauan kombinasi beban yang akan digunakan adalah pembebanan tetap dan pembebanan sementara. Pembebanan tetap terdiri dari beban mati + hidup. Pembebanan sementara terdiri dari beban mati + beban hidup + beban angin.

No. Buhul

Pembebanan Tetap Beban Kuda-Kuda

(kg)

Beban Atap + Gording (kg)

Beban Hidup (kg)

Jumlah Beban Tetap (kg)

1 a 7,25 26,43 32,7 66,38

2 i 14,50 42,78 65,4 122,68

3 J 14,50 42,78 65,4 122,68

4 k 14,50 42,78 65,4 122,68

5 l 14,50 42,78 65,4 122,68

6 m 14,50 65,28 110,4 190,18

7 n 14,50 87,78 155,4 257,68

8 o 14,50 97,86 155,4 267,76

9 p 14,50 87,78 155,4 257,68

10 q 14,50 65,28 110,4 190,18

11 r 14,50 42,78 65,4 122,68

12 s 14,50 42,78 65,4 122,68

13 t 14,50 42,78 65,4 122,68

14 u 14,50 42,78 65,4 122,68

15 h 7,25 26,43 32,7 66,38

Pembebanan Sementara

No. Buhul

Beban Angin dari Arah Kiri Beban Angin dari Arah Kanan

Wx (kg) Wy (kg) Wx (kg) Wy (kg)

1 a 3,236 -4,356 -3,899 5,249

2 i 6,473 -8,713 -7,799 10,499

3 J 6,473 -8,713 -7,799 10,499

4 k 6,473 -8,713 -7,799 10,499

5 l 6,473 -8,713 -7,799 10,499

6 m 36,145 -16,170 -18,526 10,500

7 n 65,817 -23,627 -29,252 10,500

8 o 47,534 -6,563 -47,534 -6,563

9 p 29,252 10,500 -65,817 -23,627

10 q 18,526 10,500 -36,145 -16,170

11 r 7,799 10,499 -6,473 -8,713

12 s 7,799 10,499 -6,473 -8,713

13 t 7,799 10,499 -6,473 -8,713

14 u 7,799 10,499 -6,473 -8,713

15 h 3,899 5,249 -3,236 -4,356

5.

BAB V

ANALISA STRUKTUR

5.1 Metode Titik Buhul 5.1.1 Pembebanan Tetap

Adapun beban tetap yang bekerja pada rangka atap ditampilkan pada gambar berikut:

GAMBAR

Untuk perhitungan gaya batang akibat pembebanan tetap diuraikan sebagai berikut:

5.1.1.1 Reaksi Perletakan

ΣH = 0 HA = 0 ΣV = 0

VA + VB = 66,38 + 122,68 + 122,68 + 122,68 + 122,68 + 190,18 + 257,68 + 267,76 + 257,68 + 190,18 + 122,68 + 122,68 + 122,68 + 122,68 + 66,38

VA + VB = 2277,68 kg

Karena struktur dan beban simetris maka VA = VB sehingga, VA = VB = 2277,68

2 = 1138,84 kg

5.1.1.2 Analisa Batang terhadap Beban Tetap 1. Titik a

Gambar α = 36,607^o

ΣV = 0

A1.Sinα + Rva - P1 = 0

A1 sin (36,607^o) + 1138,84 – 66,38 = 0 A1 = −1072,,46

sin(33,024) A1 = -1798,45 (Tekan) ΣH = 0

A1 sin (36,607^o) + H1 = 0 H1 = 1798,455 sin (36,607^o) H1 = 1443,70 (Tarik) 2. Titik i

Gambar α = 36,607^o ΣV = 0

A2 sinα – D1 sinα = 122,68 + A1 sinα

A2 sinα – D1 sinα = -947,78……….(Persamaan 1) ΣH = 0

A2 cosα – D1 cosα = A1 cosα

A2 cosα – D1 cosα = -1443,7……….(Persamaan 2) Eliminasi

A2 sinα – D1 sinα = -1006,65 × cosα A2 cosα – D1 cosα = -1756,1 × sinα 0,4786A2 – 0,4786D1 = -762,43

0,4786A2 + 0,4786D1 = -860,9115 + -0,9573A2 = -1623,3

A2 = -1695,59 (Tekan)

Subtitusi

A2 cosα – D1 cosα = A1 cosα A2 cosα – D1 cosα = -1443,7

-0,80274 D1 = -1443,7 + 1361,1 D1 = -102,86 (Tekan) 3. Titik j

Gambar α = 36,607^o ΣV = 0

- P3 – V1 – A2 sinα + A3 sinα = 0 V1 = -(P3 + A2 sinα - A3 sinα) V1 = -122,68 (Tekan)

ΣH = 0

- A2 cosα + A3 cosα = 0 A3 = A2cosα

cosα

A3 = -1695,591 (Tekan) 4. Titik b

Gambar α = 36,607^o ά = 65,833^o ΣV = 0

V1 + D1 sinα + D2 sinά = 0 D2 sinά = -V1 - D1 sinα D2 = 201,70 (Tarik)

ΣH = 0

-H1 + H2 - D1.Cosα + D2.Cosά = 0 H2 = (H1 + D1.Cosα - D2.Cosά) H2 = 1278,55 (Tarik)

5. Titik k Gambar α = 36,607^o ά = 65,833^o ΣV = 0

A4 sinα – D3 sin ά = 122,68 + A3 sinα + D2 sin ά A4 sinα – D3 sin ά = -704,42……….(Persamaan 1) ΣH = 0

A4 cosα + D3 cos ά = A3 cosα + D2 cos ά

A4 cosα + D3 cos ά = -1278,552……….(Persamaan 2) Eliminasi

A4 sinα – D3 sin ά = -704,42 × cosά A4 cosα + D3 cos ά = -1278,552 × sinά 0,24413A4 – 0,374D3 = -288,39

0,73238A4 + 0,374D3 = -1166,5 +

0,97652A4 = -1454,9

A4 = -1489,86 (Batang Tekan)

Subtitusi

A4 cosα + D3 cosά = A3 cosα + D2 cos ά A4 cosα + D3 cosά = -1278,552

0,4094 D3 = -82,574

D3 = -201,7 (Tekan) 6. Titik l

Gambar α = 36,607^o ΣH = 0

A5 cosα – A4 cosα = 0 A5 cosα = A4 cosα A5 = -1489,86 (Tekan) ΣV = 0

-V2 – P5 – A4 sinα + A5 sinα = 0 V2 = - (P5 + A4.Sinα - A5.Sinα) V2 = -122,68 (Tekan)

7. Titik l Gambar ά = 65,833^o θ = 74,931^o ΣV = 0

D4 sinθ + D3 sinά + V2 = 0 D4 = −V2−D3. sinά

sinθ D4 = 317,62 (Tarik) ΣH = 0

H3 – H2 – D3 cosά + D4 cosθ = 0 H3 = (H2 + D3.Cosά - D4.coSθ)

H3 = 1113,4 (Tarik) 8. Titik o

Gambar β = 70,253 ΣV = 0

-A7 sinβ – A8 sinβ – P8 = 0

-A7 sinβ – A8 sinβ = 267,76……….(Persamaan 1) ΣH = 0

-A7 sinβ + A8 sinβ = 0……….(Persamaan 2) Eliminasi

-A7 sinβ – A8 sinβ = 267,76 × cosβ -A7 cosβ + A8 cosβ = 0 × sinβ -0,318A7 – 0,318A8 = 90,47

-0,318A7 + 0,318A8 = 0 + 0,636A7 = -90,47

A7 = -142,24 (Tekan) Subtitusi

-A7 cosβ + A8 cosβ = 0 A8 cosβ = -48,06

A8 = -142,24 (Tekan) 9. Titik n

Gambar

β = 70,253 ΣV = 0

-A6 sinβ – D7 sinβ – P7 + A7 sinβ = 0

-A6 sinβ – D7 sinβ = 391,56……….(Persamaan 1) ΣH = 0

-A6 cosβ + D7 cosβ + A7 cosβ = 0

-A6 cosβ + D7 cosβ = 48,059……….(Persamaan 2) Eliminasi

-A6 sinβ – D7 sinβ = 391,56 × cosβ -A6 cosβ + D7 cosβ = 48,059 × sinβ -0,318A6 – 0,318D7 = 132,3

-0,318A6 + 0,318D7 = 45,23 +

-0,636A6 = 177,53

A6 = -279,13 (Tekan)

Subtitusi

-A6 cosβ + D7 cosβ = 48,059

D7 cosβ = 48,059 – 94,311 D7 = -136,89 (Tekan) 10. Titik m

Gambar θ = 74,931^o β = 70,253 α = 36,607^o ΣV = 0

-D5 sinθ – P6 – A5 sinα – D4 sinθ + A6 sinβ = 0

D5 = 133,43 (Tarik) ΣH = 0

H8 + A6.Cosβ - A5.Cosα - D4.Cosθ + D5.Cosθ = 0 H8 = -1053,78 (Tekan)

11. Titik d Gambar θ = 74,931^o ΣV = 0

D6 sinθ + D5 sinθ = 0 D6 = -133,43 (Tekan) ΣH = 0

-D5.Cosθ + D6.Cosθ - H3 + H4 = 0 H4 = D5.Cosθ - D6.Cosθ + H3 H4 = 1182,78 (Tarik)

Karena struktur simetris dan beban maka nilai batang kiri akan sama dengan batang kanan.

Gambar 5. 1 Rekapitulasi Gaya Batang Akibat Beban Mati dan Hidup No Batang Gaya Batang (Kg)

1 A1 -1798,45 Tekan

2 A2 -1695,59 Tekan

3 A3 -1695,59 Tekan

4 A4 -1489,86 Tekan

5 A5 -1489,86 Tekan

6 A6 -279,13 Tekan

7 A7 -142,24 Tekan

8 A8 -142,24 Tekan

9 A9 -279,13 Tekan