LAPORAN TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA

LAPORAN

TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA

Diajukan untuk memenuhi persyaratan kelulusan mata kuliah Tugas Perencanaan Struktur Baja Tahun Ajaran 2022/2023

Berdasarkan SNI 1729-2915 tentang Persyaratan Baja Struktural untuk Bangunan Gedung

Dosen :

Ahmad Andi Solahuddin, ST, MT

Disusun oleh

Arya Adhitya Aldinata ( 5202550003 )

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK BANGUNAN UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

MEDAN 2023

i

LEMBAR PENGESAHAN

TUGAS PERENCANAAN STRUKTUR BAJA

Diajukan untuk memenuhi persyaratan kelulusan mata kuliah Tugas Perencanaan Struktur Baja Tahun Ajaran Ganjil 2022/2023

Disusun oleh:

Arya Adhitya Aldinata ( 5202550003 )

Telah diperiksa dan disetujui serta memenuhi kriteria layak untuk dinilai sebagai syarat kelulusan mata kuliah Tugas Perencanaan Struktur Baja tahun ajaran 2022/2023

Medan, 22 Juni 2023

Diketahui dan disetujui oleh : Dosen

Ahmad Andi Solahuddin, ST, MT (19750703200812100

ii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... i

DAFTAR ISI ... ii

LEMBAR SOAL ... iv

BAB I. PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan ... 7

1.3 Referensi ... 7

1.4 Metodologi ... 8

1.5 Sistematika Penulisan ... 8

BAB II. PEMBEBANAN ... 10

2.1 Jenis Beban ... 10

2.2 Beban Hidup ... 11

2.3 Beban Mati ... 11

2.4 Beban Angin ... 12

2.5 Kombinasi Beban ... 13

2.6. Desain Gording ... 13

BAB III. PEMODELAN STRUKTUR... 17

3.1 Model Struktur ... 17

3.2 Pemodelan Struktur dengan Aplikasi ... 18

BAB IV. PERHITUNGAN PERENCANAAN KONSTRUKSI BAJA... 28

4.1 Perhitungan Panjang Batang ... 28

4.2 Perhitungan Dimensi Gording ... 29

4.3 Kontrol Gording ... 36

iii

4.4 Batang Tarik ... 39

4.5 Perhitungan Dimensi Ikatan Angin... 40

4.6 Perhitungan Beban ... 41

4.7 Perhitungan Gaya Batang ... 44

BAB V. ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR ... 52

5.1 Perhitugan Dimensi Batang Atas ... 52

5.2 Perhitugan Dimensi Batang Bawah ... 54

5.3 Perhitugan Dimensi Batang Diagonal... 55

5.4 Perhitugan Dimensi Batang Tegak ... 56

5.5 Perhitugan Sambungan ... 57

5.6 Detailing Kuda-kuda ... 66

BAB V. KESIMPULAN ... 68

iv

LEMBAR SOAL

Arya adhitya aldinaya 5202550003

SOAL

Gambar berikut adalah sebuah rangkaian kuda-kuda. Bila jenis baja yang digunakan untuk profil Bj37 dan untuk baut Bj52 serta jarak antar kuda-kuda 4 m, rencanakan :

a. Dimensi profil masing-masing batang.

b. Sambungan dimasing-masing titik buhul dengan menggunakan baut.

Keterangan:

 Lokasi bangunan berada di Belawan.

 Atap menggunakan bahan Genteng Metal.

 L = 1,3 : x adalah angka terakhir dari NIM

 α = 25 ° untuk NIM Ganjil

 Data lain dapat diasumsikan sendiri.

Gambar rangka kuda-kuda : Arya adhitya Aldinata

5202550003

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

A. Karakteristik Material Baja

Baja adalah salah satu material yang sangat umum digunakan dalam berbagai aplikasi industri dan konstruksi. Berikut adalah beberapa karakteristik utama material baja:

 Kekuatan Tarik (Tensile Strength)

Karakter penting baja adalah kekuatan tarik. Saat baja dibebani, cenderung melengkung atau berubah bentuk. Saat baja dibebani, terjadi deformasi. Pada saat terjadi deformasi awal, baja tersebut belum mengalami perubahan bentuk dan jika beban yang menyebabkan deformasi dilepaskan maka baja tersebut akan kembali ke bentuk semula.

Deformasi ini disebut deformasi elastis karena sifat materialnya tetap elastis.

 Kekerasan (Hardness)

Kekerasan adalah ukuran dari ketahanan suatu baja terhadap penetrasi atau deformasi permanen. Baja yang memiliki tingkat kekerasan yang tinggi biasanya juga memiliki kekuatan tarik yang tinggi. Baja yang keras biasanya lebih tahan terhadap aus dan benturan, tetapi dapat menjadi lebih rapuh.

 Kelenturan (Ductility)

Kelenturan mengacu pada kemampuan suatu baja untuk mengalami deformasi plastis sebelum mengalami kegagalan. Baja yang memiliki kelenturan tinggi dapat ditarik atau ditekuk tanpa retak atau patah. Kelenturan yang baik penting dalam aplikasi di mana baja harus mengalami deformasi ekstensif seperti pembentukan atau pembengkokan.

 Kekuatan Lentur (Flexural Strength)

Kekuatan lentur adalah kemampuan suatu baja untuk menahan beban lentur tanpa mengalami kegagalan. Baja dengan kekuatan lentur tinggi umumnya digunakan dalam struktur yang membutuhkan daya dukung yang baik, seperti balok atau rangka.

2

 Koefisien Ekspansi Termal (Coefficient of Thermal Expansion):

Koefisien ekspansi termal menggambarkan sejauh mana baja memperluas atau menyusut ketika suhu berubah. Baja dengan koefisien ekspansi termal yang rendah akan lebih stabil dimensi ketika terpapar suhu ekstrem.

 Konduktivitas Termal (Thermal Conductivity)

Konduktivitas termal mengacu pada kemampuan suatu baja untuk menghantarkan panas. Baja dengan konduktivitas termal yang tinggi dapat dengan cepat mentransfer panas, sementara baja dengan konduktivitas termal yang rendah lebih lambat dalam menghantarkan panas.

 Ketahanan Korosi (Corrosion Resistance)

Ketahanan korosi adalah kemampuan suatu baja untuk tahan terhadap oksidasi dan reaksi kimia yang merusak akibat paparan lingkungan. Beberapa baja memiliki lapisan pelindung seperti kromium atau seng yang membantu melindungi baja dari korosi.

 Dapat Didaur Ulang ( Recycle )

Baja dapat didaur ulang dengan relatif mudah. Ini menjadikannya material yang ramah lingkungan, karena dapat mengurangi kebutuhan akan penggunaan sumber daya alam yang berkelanjutan.

 Dapat Dibentuk dengan Mudah

Baja memiliki sifat yang memungkinkan untuk dibentuk dengan mudah dalam berbagai bentuk dan ukuran. Hal ini memudahkan proses manufaktur dan konstruksi, termasuk pembentukan, pemotongan, pengelasan, dan pengecoran.

 Keseragaman ( uniformity )

Baja dibuat dalam kondisi yang sudah diatur (fabrikasi) sehingga mutunya seragam

B. Keuntungan dan kerugian struktur baja

1) Keuntungan dari penggunaan baja adalah sebagai berikut :

3

 Bila dibandingkan dengan beton maka baja lebih ringan.

 Apabila suatu saat konstruksi harus diubah,maka bahan baja akan lebih mudah untuk dipindahkan.

 Bila konstruksi harus dibongkar, baja akan dapt dipergunakan lagi sedangkan konstruksi dengan beton tidak dapt digunakan lagi.

 Pekerjaan konstruksi baja dapat dilakukan di bengkel sehingga pelaksanaannya tidak membutuhkan waktu lama.

 Bahan baja sudah mempunyai ukuran dan mutu tertentu dari pabrik.

2) Kerugian dari penggunaan baja adalah sebagai berikut :

 Bila konstruksi terbakar, maka kekuatannya akan berkurang, pada batas yang besar juga dapat merubah konstruksi.

 Bahan baja dapat terkena karat, sehingga memerlukan perawatan.

 Karena memiliki berat yang cukup besar, dalam melakukan pengangkutan memerlukan biaya yang besar.

 Dalam pelaksanaan konstruksi diperlikan tenaga ahli dan berpengalaman dalam hal konstruksi baja.

C. Code/peraturan yang di gunakan

SNI 1729-2915 tentang Persyaratan Baja Struktural untuk Bangunan Gedung

D. Sambungan

 Sambungan dimasing-masing titik buhul menggunakan sambungan Baut

 Sambungan menggunakan 2 paku keling setiap perjumpaan batang yang satu dengan yang lain

E. Penggunaan struktur baja di Indonesia

Penggunaan struktur baja di Indonesia sangat luas dan penting dalam berbagai sektor. Berikut adalah beberapa penggunaan utama struktur baja di Indonesia yaitu :

 Bangunan Komersial: Struktur baja sering digunakan dalam pembangunan gedung perkantoran, pusat perbelanjaan, hotel, dan pusat hiburan. Kelebihan struktur baja, seperti kekuatan tinggi, kemampuan memuat beban yang besar, dan fleksibilitas dalam

4

desain, membuatnya menjadi pilihan yang populer dalam proyek-proyek bangunan komersial.

 Infrastruktur: Baja juga digunakan secara luas dalam pembangunan infrastruktur, termasuk jembatan, flyover, jalan layang, dan pelabuhan. Struktur baja memiliki keunggulan dalam hal kekuatan, daya tahan terhadap beban berat, dan kemampuan untuk melintasi jarak yang panjang. Penggunaan baja dalam infrastruktur membantu mempercepat proses konstruksi dan meminimalkan biaya.

 Pabrik dan Industri: Baja digunakan dalam pembangunan pabrik dan fasilitas industri untuk mendukung berbagai kebutuhan produksi. Struktur baja yang kokoh dan tahan terhadap beban berat memungkinkan pabrik untuk memasang peralatan dan mesin produksi dengan aman. Kelebihan lainnya adalah fleksibilitas dalam penyesuaian dan perluasan fasilitas dengan mudah.

 Bangunan Pendidikan dan Kesehatan: Sekolah, perguruan tinggi, rumah sakit, dan fasilitas kesehatan lainnya juga menggunakan struktur baja dalam konstruksi mereka.

Struktur baja memberikan stabilitas dan keamanan yang diperlukan untuk bangunan- bangunan ini, serta memungkinkan ruang yang lebih luas tanpa kolom yang mengganggu.

 Konstruksi Offshore: Di Indonesia, yang merupakan negara dengan banyak pulau, struktur baja juga digunakan dalam pembangunan fasilitas lepas pantai seperti platform minyak, rig pengeboran, dan fasilitas produksi gas alam. Kelebihan struktur baja dalam hal kekuatan, tahan korosi, dan kemampuan untuk menghadapi lingkungan laut yang keras membuatnya menjadi pilihan yang tepat dalam konstruksi offshore.

Penggunaan struktur baja di Indonesia terus berkembang seiring dengan pertumbuhan industri dan pembangunan infrastruktur. Kelebihan-kelebihan yang ditawarkan oleh struktur baja menjadikannya bahan yang sangat diandalkan dalam memenuhi kebutuhan konstruksi di berbagai sektor.

F. Macam-Macam Bentuk Kuda-Kuda Baja

Adapun macam-macam bentuk kuda-kuda baja adalah sebagai berikut :

5

 Pratt Truss

 Howe Truss

 Pink Truss

6

 Fun Truss

 Queen Truss

 Waren Truss

7

 Browstring Truss

1.2 Tujuan

Tujuan dari laporan ini adalah untuk merencanakan kuda-kuda dari baja dengan ukuran yang telah ditentukan sebelumya. Bentuk kuda-kuda adalah segitiga dengan ukuran bentang kuda- kuda 10 x 1,2 m. Laporan ini terutama menyajikan hasil perhitungan desain batang tarik, desain batang tekan, desain sambungan dan detailing kuda-kuda. Untuk perhitungan struktur tersebut maka perencanaan sistem struktur dilakukan menggunakan analisa struktur 2 dimensi dengan bantuan program SAP2000 versi 14.0.0.

1.3 Referensi

 SNI 1729-2915 tentang Persyaratan Baja Struktural untuk Bangunan Gedung

8

 Buku Perencanaan Struktur Baja

 Tugas Akhir Perencanaan Struktur Baja

1.4 Metodologi

Metodologi yang digunakan dalam pengerjaan tugas besar ini adalah sebagai berikut :

1) Menentukan jenis material dan struktur gudang Studi yang dilakukan didasarkan pada konsep – konsep Struktur Baja yang merupakan mata kuliah Jurusan Teknik Sipil.

Struktur baja tersebut didesain menggunakan software SAP2000 versi 14. Pertama, dilakukan pemilihan jenis material dan struktur gudang yang akan dibuat dalam SAP2000 versi 14. Kemudian jenis baja yang akan digunakan ditentukan berdasarkan Tabel Profil Baja PT. Gunung Garuda.

2) Menghitung dan menetapkan beban sesuai dengan aturan SNI Nilai beban yang dimasukkan ke dalam software disesuaikan terlebih dahulu dengan ketentuan yang ada pada SNI. Beban dihitung berdasarkan besar gaya dalam yang dapat ditahan oleh gudang tersebut.

3) Menganalisis dan menentukan profil baja Dari beban yang sudah ditetapkan pada struktur, dilakukan analisis terhadap kemampuan struktural struktur gudang. Kemudian dari analisis tersebut, dapat ditentukan profil baja yang akan digunakan.

4) Melakukan pengecekan terhadap struktur atap Pengecekan struktur gudang dilakukan pada kekuatan struktur dan kekuatan sambungan terhadap profil baja yang digunakan.

Pengecekan struktur dapat dinyatakan selesai jika kekuatan yang dihasilkan struktur dapat menahan beban yang diterima. Namun jika kapasitas struktur belum bisa menahan beban yang ada, maka dilakukan peninjauan ulang terhadap profil baja yang digunakan.

5) Menggambar detail kuda termasuk juga detail dari sambungan.

1.5 Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN

Gambaran umum dari perancangan desain struktur bangunan yang didesain, yang berisi latar belakang, tujuan, referensi, metodologi dan sistematika penulisan dari tugas besar struktur baja.

BAB II PEMBEBANAN

9

Berisi tentang beban yang digunakan dalam desain, yang terdiri atas beban mati, beban hidup, beban angin, beban hujan, beban mati tambahan, beban gempa, dan kombinasi dari beban yang ada.

BAB III PEMODELAN STRUKTUR

Pemodelan struktur, pendefinisian material baja, dan profil baja yang digunakan dalam desain struktur berdasarkan Profil Baja PT. Gunung Garuda dengan software SAP2000 versi 14.0 BAB IV ANALISIS DAN DESAIN STRUKTUR

Berisi tentang analisis dan desain struktur baja yang meliputi gaya dalam dan pengecekan kekuatan struktur baja terhadap beban yang bekerja untuk bagian kuda-kuda, bracing, gording dan kolom.

BAB V KESIMPULAN

Berisi tentang simpulan dan saran dari penyusunan tugas besar ini

10

BAB II PEMBEBANAN

2.1 Jenis Beban

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

a. Beban Mati

Beban mati merupakan faktor penting dalam perencanaan dan analisis struktur karena memberikan kontribusi tetap pada beban yang harus ditahan oleh struktur. Beban mati harus dihitung dengan cermat dan diperhitungkan dalam desain struktur untuk memastikan kekuatan dan keandalan yang memadai.

Selain itu, beban mati juga dapat mencakup beban tetap lainnya seperti peralatan permanen, pipa, kabel listrik, dan perlengkapan bangunan lainnya yang tidak berubah secara signifikan selama masa penggunaan struktur. Semua elemen beban mati harus dipertimbangkan dan diperhitungkan secara akurat agar struktur dapat dirancang dengan baik dan aman.

b. Beban Hidup

Beban hidup adalah beban yang berlaku secara sementara atau tidak permanen pada suatu struktur. Beban hidup dapat berasal dari aktivitas manusia, peralatan, benda-benda bergerak, dan faktor lingkungan. Jenis beban hidup yang umum meliputi beban manusia, beban peralatan, beban angin, beban salju, dan beban gempa.

Beban hidup dari aktivitas manusia meliputi berat badan orang-orang yang berada di dalam atau di atas struktur, serta gerakan dan aktivitas yang terjadi di dalamnya. Beban peralatan terjadi ketika peralatan atau mesin ditempatkan di dalam atau di atas struktur, seperti peralatan industri atau rumah tangga. Beban angin terjadi karena gaya angin yang bekerja pada struktur, sedangkan beban salju terjadi ketika salju menumpuk pada struktur, terutama pada daerah dengan iklim bersalju. Terakhir, beban gempa terjadi ketika struktur terpapar pada aktivitas seismik atau gempa bumi.

c. Beban Angin

11

Beban angin adalah beban yang dihasilkan oleh gaya angin yang bekerja pada suatu struktur. Angin merupakan faktor eksternal yang signifikan yang dapat mempengaruhi stabilitas dan keandalan suatu struktur. Beban angin dapat memberikan tekanan atau gaya tarik pada permukaan struktur, serta menghasilkan momen dan gaya lateral yang harus direspon oleh struktur.

Beban angin dapat bervariasi tergantung pada beberapa faktor, seperti kecepatan angin, arah angin, bentuk dan tinggi struktur, serta keadaan sekitar. Pada perencanaan struktur, perhitungan beban angin melibatkan penggunaan koefisien tekanan angin yang sesuai dengan karakteristik struktur dan lingkungan sekitarnya. Koefisien ini digunakan untuk mengestimasi gaya angin yang bekerja pada permukaan struktur.

2.2 Beban Hidup

Beban hidup ( P = 100 kg )

Beban hidup P = 100 kg bekerja di tengah-tengah gording Mmax = 80 % ( ¼ PL)

Akibat Px Mx2 = 0,80 ( ¼ PxL )

= 0,80 ( ¼ P sinα L )

Akibat Py My2 = 0,80 ( ¼ Py L )

= 0,80 ( ¼ P cos α L )

2.3 Beban Hidup

Pembebanan pada gording berat sendiri gording dan penutup atap Dimana : a = jarak gording

L = jarak kuda-kuda

G = (1/2a+1/2a)x L meter x berat per m² penutup atap per m² gording = a x berat penutup atap per m²

catatan: Berat penutup atap tergantung dari jenis penetup atap

Berat jenis gording diperoleh dengan menaksirkan terlebih dahulu dimensi gording, biasanya gording menggunakan profil I, C, dan [setelah ditaksir dimensi gording dari tabel profil di dapat berat per m^, gording

Berat sendiri gording = g2 kg/m

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

12

= (g1 + g2) kg/m

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

gx = g cos α gy = g sin α

Gording diletakkan diatas beberapa kuda-kuda, jadi merupakan balik penerus diatas beberapa balok tumpuan (continuous 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) Mmax = 0,80 (1/8 gl²) Dmax = 1/2 gl

akibat gx  Mgl = 0,80 (1/8 gx l²)

= 0,80 (1/8 sin α l²)

akibat gy  Myl = 0,8 (1/8 gy l²)

= 0,80 (1/8 g cos α l²)

2.4 Beban Angin

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 )

13 2.5 Kombinasi Pembebanan

I Mx total = Mx1 + Mx2 My total = My1 + My2

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

My total = My1 + My2 + My3

2.6 Disain Gording 2.6.1 Kontrol lendutan

 Akibat beban mati:

EI cm L F q

y x

xl 384

5 ⁴



cm

EI L F q

x y

384 5

⁴



 Akibat beban berguna EI cm

L F P

x x

x 48

3

2  cm

EI L F W

y y

y 48

5 ³

2 

 Akibat beban angin

cm

F

_x3

 0 ^cm

EI L F W

x y

y

384

5

⁴

3



Fx total = (Fx1+Fx2),



F Fy total = (Fy1+Fy2+Fy3),



F

f f f

F₁  _x²  _y² 

catatan : jika F>F maka dimensi gording di perbesar 2.6.2 Perhitungan Dimensi Tracktang (Batang Tarik)

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

Batang tarik menahan gaya tarik Gx dan Px, maka :

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

14 Pbs = Gx + Px

Karena batang tarik di pasang dua buah, per batang tarik : 2

Px Pts Gx

 





 ambil

Fn

F  



=



 2

2

Px Fn Gx

Fn Px

Gx    

Fbr =125 % Fn Fbr = ¼ п d²

Dimana : Fn = luas netto

Fbr = luas brutto

A = diameter batang tarik (diper oleh dari tabel baja ) 2.6.3 Batang Tarik

Fn =

 p

Dimana: Fn = Luas penampang netto P = Gaya batang



= Tegangan yang diijinkan Fbr = Fn + ∆ F



Fbr = 125%

2.6.4 Batang Tekan

Imin = 1,69 P.Lk²

Dimana: Imin = momen inersia minimum cm4 P = gaya batang tekan, Kg

Lk = panjang tekuk, cm

Setelah diperoleh Imin lihat tabel propil maka diperoleh dimensi/ukuran propil.

Kontrol:

1. terhadap sumbu bahan 2. terhadap sumbu bebas bahan

Untuk profil rangkap dipasang kopel plat atau plat kopling Catatan:

15

a. Konstruksi rangka baja kuda-kuda biasanya dipakai prfil C

b. Pada batang tarik yang menggunakan profil rangkap perlu dipasang kopel plat satu buah ditengah-tengah bentang

c. Pada batang tekan pemasangan kopel plat mulai mulai dari ujung batang tengah ke tengah bentang dengan jumlah ganjil

2.6.5 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). Ada dua cara untuk mencari besarnya gaya batang yaitu dengan cara :

1. Grafis, yaitu dengan cara cremona dan car cullman

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

Untuk mencari gaya batang pada konstuksi kuda-kuda, biasanya dipakai dengan cara cremona kemudian di kontrol dengan cara ritter. Selisih kesalahan cara cremona dan cara ritter maksimum 3 %jika lebih maka perhitungan harus di ulang. Ada beberapa asumsi yang di ambil dalam penyelesaian konsrtuksi rangka batang, terutama untuk mencari besarnya gaya batang, yaitu :

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

2. Tiap batang hanya memikulgaya normal atau axial tarik atau tekan 3. Beban dianggap bekerja pada titik simpul

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

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

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

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

2.6.6 Perhitungan Sambungan

Dalam kontruksi baja ada beberapa sambungan yang biasanya digunakan. Pada perhitungan disini sambungan yang dipergunakan adalah sambungan baut. Karena pada

16

baut terdapat ulir, yang menahan geser dan tumpu hanya diperhitungkan bagian galinya (kran), untuk mempermudah perhitungan dapat diperhitungkan pada penentuan besarnya tegangan geser dan tumpuan yang diijinkan.

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

Fgs = ¼ .  . d² Ftp = d. Smin

Dimana :

Fgs = Luas bidang geser Ftp = Luas bidang tumpu Smin = Tebal plat minimum d = diameter baut

Catatan:

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

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

Ntp = d. Smin . σtp

17

BAB III

PEMODELAN ANALISA STRUKTUR

3.1 Model Struktur

Kuda-kuda rangka atap baja merupakan salah satu model struktur yang umum digunakan dalam konstruksi atap bangunan. Model ini terdiri dari elemen utama berupa balok-balok baja yang membentuk kerangka atau jajaran genjang pada atap bangunan.

Kuda-kuda rangka atap baja dirancang untuk mendukung beban atap, memindahkan beban ke struktur penahan lainnya, serta memberikan kekuatan dan kestabilan yang diperlukan.

Struktur kuda-kuda rangka atap baja memiliki beberapa keunggulan. Pertama, baja memiliki kekuatan yang tinggi dan tahan terhadap beban yang signifikan, sehingga mampu menahan beban atap dengan efisien. Selain itu, baja memiliki sifat elastis yang baik, sehingga mampu melenturkan dan menyerap gaya yang bekerja pada struktur akibat perubahan suhu atau beban hidup.

Model struktur kuda-kuda rangka atap baja juga memungkinkan desain yang fleksibel dan dapat disesuaikan dengan kebutuhan bangunan. Balok-balok baja pada kuda- kuda dapat diatur dengan berbagai konfigurasi dan bentuk, sesuai dengan bentuk atap yang diinginkan. Selain itu, kuda-kuda rangka atap baja juga relatif ringan, sehingga dapat mengurangi beban total pada struktur bangunan.

18 3.2 Pemodelan Struktur dengan Aplikasi

Adapun program bantu dari perencanaan struktur kuda-kuda ini adalah menggunakan software SAP2000. SAP 2000 merupakan program untuk perhitungan kekuatan struktur khususnya bangunan-bangunan bertingkat tinggi dan jembatan. Program ini sangat di minati oleh semua civil engineer karena sangat mudah dipelajari dan simpel digunakan. Setelah adanya program ini dapat mempercepat hasil dari analisis. Output dari program ini adalah gaya tekan dan gaya tarik yang diperlukan untuk keperluan mendesain kebutuhan tulangan pada elemen struktur. Penggunaan software ini untuk menganalisis proyek tugas ini dilampirkan sebagai berikut :

Tahap 1: Tampilan awal Sap 2000 versi 14

Tahap 2 : Klik new model pada kiri atas layar sap2000 (Dibawah tulisan file), kemudian memasukkan satuan yang ingin digunakan dan memilih template yang ingin dipakai. Dalam mengerjakan tugas ini digunakan Grid only.

19

Tahap 3 : Setelah mengklik grid only maka akan muncul tampilan tabel Quick Grid Lines, dalam hal ini tidak perlu mengganti apapun cukup klik ok saja.

Tahap 4 : berikut merupakan tampilan awal dari grid only

20

Tahap 5 : klik kanan pada tampilan kemudian klik edit grid data selanjutnya klik modify/show system. Kemudian masukkan nilai sesuai dengan ukuran yang sudah ditentukan dan pastikan mengubah units kedalam Kgf,m,C

21

Tahap 6 : masukkan sesuai dengan kebutuhan maka selanjutnya adalah membuat garis- garis rangka melalui menu Draw > Draw Frame/Cable/Tendon dan akan menghasilkan seberti gambar dibawah ini.

22

Tahap 7 : Kemudian tambahkan perletakan pada kuda-kuda tersebut. Dengan cara, pertama klik dulu titik yang akan dibuat perletakan, kemudian pilih assign pada menu sap2000 > Joint > Restraints. Kemudian pilihlah bentuk perletakan sesuai dengan keperluan perencanaan struktur baja yang akan dibuat.

23

Tahap 8 : Kemudian pilihlah bentuk perletakan sesuai dengan keperluan perencanaan struktur baja yang akan dibuat.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.

Tahap 9 : Kemudian untuk menyesuaikan dan memberi nama-nama batang yang terdapat pada kuda-kuda yang direncanakan, klik view – set display option. Dan setelah dilihat ternyata penamaan batang masih berbeda dengan penamaan yang telah kita tentukan.

24

Tahap 10 : 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. Selanjutnya ubahlah sesuai dengan kebutuhan penamaan perencanaan.

Sehingga menjadi :

25

Tahap 11 : Setelah nama-nama batang telah sesuai dengan perencanaan maka selanjutnya adalah masukkan nilai-nilai beban terhadap struktur, baik itu beban mati, beban hidup, beban angin, dan beban plafound. Dengan cara, pertama klik titik simpul yang akan diberi beban, selanjutnya klik assign > Joint loads > Forces, kemudian isilah sesuai dengan pembebanan yang telah direncanakan.

Dan akan menjadi :

Tahap 12 : Setelah selesai memasukkan beban, kemudian blok semua objek dengan cara ctrl+a. Kemudian klik pada toolbar assign-frame-realeases/partial fixity. Dan pada release, centang pada moment 3-3 di bagian start dan bagian End.

26

Tampilan akan menjadi :

Tahap 13: Selanjutnya untuk mencari hasil akhir perhitungan struktur menggunakan sap2000 klik Analyze > Set Analysis Option, kemudian setelah dilakukan maka selanjutnya dengan memilih Plane Frame pada Fast DOF’s dan klik ok

Tahap 14 : Tahap akhir adalah dengan mengklik Analyze > Run Analysis (ataupun bisa juga dengan menggunakan shortcut keyboar f5), kemudian pada bagian modal, klik do not run dan akhirnya klik run now.

27

Tahap 15: Analisis struktur menggunakan SAP2000 telah selesai dan data dapat digunakan untuk perhitungan perencanaan selanjutnya.

28

BAB IV

PERHITUNGAN PERENCANAAN KONSTRUKSI BAJA

4.1 Perhitungan Panjang Batang Mencari nilai a:

b = 13

2 = 6,5 m tan 25° = a

b

a = 6,5 × tan 25°

= 3,030 m

x = √3,030²+ 6,5² = 7,171 m

a1 = a2 = a3 = a4 = a5 = 7,171

5 = 1,434 m jadi, memenuhi syarat karena nilainya < 2 m.

b1 = b2 = b3 = b4 = b5 = b6 = b7 = b8 = b9 = b10 = 1,3 m Mencari nilai c :

c1 = 1

5 x a = 1

4 x 3,030 = 0,606 m

c2 = 2

5 x a = 3

4 x 3,030 = 1,212 m

c3 = 3

5 x a = 1

4 x 3,030 = 1,818 m

c4 = 4

5 x a = 3

4 x 3,030 = 2,424 m

29 Mencari nilai d:

d1 = √(c1)²+ (b1)²

d1 = √(0,606 )²+ (1,3)² = 1,434 m d2 = √(c2)²+ (b2)²

d2 = √(1,212 )²+ (1,3)² = 1,777 m d3 = √(c3)²+ (b3)²

d3 = √(1,818 )²+ (1,3)² = 2,234 m d4 = √(c4)²+ (b4)²

d4 = √(2,424)²+ (1,3)² = 2,750 m Tabel Panjang Batang

4.2 Perhitungan Dimensi Gording

Mutu baja yang digunakan adalah mutu baja 37 = σ̅_it = 1600 kg/cm²

 Beban mati : Berat sendiri gording (kg/m) Berat sendiri penutup atap (kg/m²)

 Beban hidup : Beban berguna = 100 kg

 Beban angin : Jarak gading-gading kap (l) = 4 m

Kemiringan atap = 25°

Berat sendiri penutup atap (asbes) = 11 kg/m²

Nama Batang Panjang Batang (m)

b1 = b2 = b3 = b4 = b5 = b6 = b7 = b8 = b9 = b10 1,3 a1 = a2 = a3 = a4 = a5 = a6 = a7 = a8 =a9 = a10 1,434

c1 = c8 0,606

c2 = c7 1,212

c3 = c6 1,818

c4 = c5 2,424

d1 = d8 1,434

d2 = d7 1,777

d3 = d6 2,234

d4 = d5 2,750

a 3,030

30

Jarak antar gording = 1,539 m

 Beban air hujan 4.2.1 Beban Mati

Beban mati pada gording terdiri atas :

 Berat sendiri gording (q1)

Untuk dimensi gording, dicoba menggunakan profil baja Canal 6,5 dengan berat q₁ = 7,09 kg/m

 Berat sendiri penutup atap (q2)

q₂ = berat sendiri penutup atap (asbes) × jarak antar gording = 11 kg/m²× 1,539 m

= 16,929 kg/m Maka, q_tot = q₁+ q ₂

= 7,09+16,929

= 24,019 kg/m

Gambar beban yang bekerja oleh beban mati

qx = q. Sin 25⁰ qy = q. Cos 25⁰

= 24,019 . Sin 25⁰ = 24,019 . Cos 25⁰

= 10,15 kg/m = 21.768 kg/m

Karena dianggap sebagai balok menerus diatas dua tumpuan (Continous beam) maka untuk mempermudah perhitungan dapat diasumsikan sebagai berat bertumpuan ujung.

Sehingga momen yang timbul akibat berat sendiri atap dan gording adalah:

Menggunakan 1 buah trackstang, maka l dibagi 2.

M_x=1

8q_x(l 2⁄ )²80%

= 1

8× 10,15 × (4 2⁄ )²× 0,8 = 4,06 kg m

q.cos α q.sinα

q

Y X

α

31 M_y= 1

8q_y(l)²80%

= 1

8× 21,768 × (4)²× 0,8 = 34,828 kg m

4.2.2 Beban Hidup

Beban berguna atau beban hidup adalah beban yang bekerja di tengah-tengah bentang gording. Beban ini diperhitungkan jika ada orang di atas gording.

Diketahui : Beban berguna (p) = 100 kg Kemiringan atap = 25°

Maka,

p_x= p sin 25°

= 100 sin 25°

= 42,261 kg

p_y = p cos 25°

= 100 cos 25°

= 90,630 kg

Momen yang timbul akibat beban terpusat (hidup) dianggap continous beam (PBI 1971) Gambar beban yang bekerja oleh beban hidup

32 M_x =1

4p_x(l 2⁄ )80%

=1

4× 42,261 × (4 2⁄ ) × 0,8 = 16,904 kg m

My=1

4py(l)80%

=1

4× 90,630 × 4 × 0,8

= 72,504 kg m

4.2.3 Beban Angin

Beban angin dianggap tegak lurus bidang atap.

Diketahui : Beban angin kiri (q1) = 50 kg/m² Beban angin kanan (q2) = 40 kg/m² Maka,

Koefisien angin tekan (w_t) = 0,02 α – 0,4

= 0,02 (25) – 0,4

= 0,1 Koefisien angin hisap (w_h) = −0,4

 Beban angin kiri = 50 kg/m² (q₁) Angin tekan (Wt)

W = c × q₁× d1 gording)

= 0,1 × 50 × 1,539

= 7,695 kg/m

Angin hisap (Wh) w = c × q₁× d1

= −0,4 × 50 × 1,539

= −30,78 kg/m Gambar beban yang bekerja oleh beban angin

33

 Beban angin kanan = 40 kg/m ²(q₂) Angin tekan (Wt)

W = c × q₂× a1

= 0,1 × 40 × 1,539

= 6,156 kg/m

 Angin hisap (Wh) W = c × q₂× a1

=−0,4 × 40 × 1,539

=−24,624 kg/m

34

Dalam perhitungan diambil harga w (tekan terbesar) : W_max = 7,695 kg/m

W_x = 0 kg/m W_y = 7,695 kg/m

 Momen akibat beban angin M_x =1

8× w_x× (l 2⁄ )²× 80%

=1

8× 0 ×4 2× 0,8 = 0 kg m

M_y = 1

8× w_y × (l)²× 80%

=1

8× 7,695 × (4)²× 0,8 = 12,312 kg m

4.2.4 Beban Air Hujan Perhitungan beban

q_air = 40 − 0,8α

= 40 − 0,8(25)

= 20 kg/m q = q_air× dl

= 20 × 1,539

= 30,78kg/m q_x = q × sin α

= 24,624 × sin 25

= 10,406 kg/m q_y = q × cos α

= 24,624 × cos 25

= 22,316 kg/m

Momen akibat beban air hujan : M_x=¹

8× q_x× (l 2⁄ )²× 80% M_y=¹

8× q_y× (l)²× 80%

=¹

8× 10,406 × (⁴

2)²× 0,8 =¹

8× 22,316 × (4)²× 0,8

= 4,162 kg m = 35,705 kg m

35 Tabel Pembebanan

Beban Mati

Berat sendiri gording : 7,09 kg/m Berat penutup atap : 16,929 kg/m

Q total : 24,019 kg/m

qx 10,15 kg/m

qy 21.768 kg/m

Mx 4,06 kg m

My 34,828 kg m

Beban Hidup

Px 42,261 kg/m

Py 90,630 kg/m

Mx 16,904 kg m

My 72,504 kg m

Beban Angin

Koefisien Wt 0,1

Koefisien Wh -0,4

Beban Angin Kiri

Wt 7,695 kg/m

Wh -30,78 kg/m

Beban Angin Kanan

Wt 6,156 kg/m

Wh -24,624 kg/m

W Maksimal

Wx 0 kg/m

Wy 7,695 kg/m

Momen

Mx 0 kg m

My 12,312 kg m

Beban Air Hujan

q air 20 kg/m

q 30,78 kg/m

qx 10,406 kg/m

qy 22,316 kg/m

Mx 4,162 kg m

My 35,705 kg m

36 4.3 Kontrol Gording

4.3.1 Kontrol Gording Terhadap Tegangan

Dari tabel profil baja diketahui profil baja Canal 6,5 w_x = 17,7 cm³ w_y = 5,07 cm³

 Kombinasi 1

M_xtot = b. mati + b. hidup = 4,06 + 16,904 = 20,964 kg m = 2096,4 kg cm M_ytot = b. mati + b. hidup = 34,828 + 72,504 = 107,324 kg m = 10732,4 kg cm

σ =M_xtot

w_y +M_ytot w_x

=2096,4

5,07 +10256,4 17,7

σ = 992,948 kg/cm² (≤ 𝛔̅_𝐢𝐭= 𝟏𝟔𝟎𝟎 𝐤𝐠/𝐜𝐦^𝟐) → 𝐎𝐊

 Kombinasi 2

M_xtot = (b. mati + b. hidup) + b. angin = 4,06 + 16,904 + 0

= 20,964kg m = 2096,4 kg cm

M_ytot = (b. mati + b. hidup) + b. angin = 34,828 + 72,504 + 24,624 = 131,952 kg m

= 13195,2 kg cm

σ =M_xtot

w_y +M_ytot w_x

=2096,4

5.07 +13195,2 17.7

σ = 1158,982 kg/cm² (≤ 𝛔̅_𝐢𝐭= 𝟏𝟔𝟎𝟎 𝐤𝐠/𝐜𝐦^𝟐) → 𝐎𝐊

37

 Kombinasi 3

M_xtot = (b. mati + b. hidup + b. angin) + b. air hujan = 4,06 + 16,904 + 0 + 4,162

= 25,126 kg m = 2512,6 kg cm

M_ytot = (b. mati + b. hidup + b. angin) + b. air hujan = 34,828 + 72,504 + 25,126 + 35,705

= 168,163 kg m = 16816,3 kg cm

σ =M_xtot

w_y +M_ytot w_x

=2512,6

5,07 +16816,3 17,7

σ = 1445,655 kg/cm² (≤ 𝛔̅_𝐢𝐭= 𝟏𝟔𝟎𝟎 𝐤𝐠/𝐜𝐦^𝟐) → 𝐎𝐊

4.3.2 Kontrol Gording Terhadap Lendutan Ketentuan :

 E = 2,1 . 10⁶ kg/cm²

 l = 4 m = 400 cm

 Ix = 57,5 cm⁴

 Iy = 14,1 cm⁴

Syarat lendutan yang diizinkan untuk balok pada konstruksi kuda-kuda terlindung adalah :

f_max ≤ 1

250l → f̅ = 1

250× 400 = 1,6 cm

 Akibat Beban Mati

q_x= 10,15kg/m = 10,15 × 10⁻²kg/cm q_y= 21,768 kg/m = 21,768 × 10⁻²kg/cm

f_x1 =5 × q_x× (l 2⁄ )⁴

384 × E × I_y = 5 × (0,1015) × (40 2⁄ )⁴

384 × (2,1 × 10⁶) × 14,1= 0,07141 cm f_y1=5 × q_y× (l)⁴

384 × E × I_x = 5 × (0,2176) × (400)⁴

384 × (2,1 × 10⁶) × 57,5 = 0,6006 cm

38

 Akibat Beban Hidup

p_x= 42,261 kg = 0,42261 kg p_y= 90,630 kg = 0,90630 kg

f_x2 = px× (l 2⁄ )³

384 × E × I_y = (0,4226) × (400 2⁄ )³

384 × (2,1 × 10⁶) × 14,1= 0,0002973cm f_y2= p_y× (l)³

384 × E × I_x = (0,90630) × (400)³

384 × (2,1 × 10⁶) × 57,5 = 0,001250cm

 Akibat Beban Angin w_x= 0

w_y = 7,695 kg/m = 0,07695 kg/cm f_x3 = 0

f_y3=5 × w_y× (l)⁴

384 × E × I_x = 5 × (0,07695) × (400)⁴

384 × (2,1 × 10⁶) × 57,5 = 0,2124 cm

 Akibat Beban Air Hujan

q_x= 10,406 kg m⁄ = 0,10406 kg cm⁄ q_y= 22,136 kg/m = 0,22136 kg/cm

f_x4 =5 × q_x× (l 2⁄ )⁴

384 × E × I_y =5 × (0,10406) × (400 2⁄ )⁴

384 × (2,1 × 10⁶) × 14,1 = 0,0732 cm

f_y4 =5 × q_y× (l)⁴

384 × E × I_x = 5 × 0,22136 × (400)⁴

384 × (2,1 × 10⁶) × 57,5 = 0,6110 cm Jadi, pelenturan adalah sebagai berikut :

f_xtotal = f_x1+ f_x2+ f_x3+ f_x4

= 0,07141 + 0,0002973 + 0 + 0,0732 = 0,14329 cm (≤ 𝐟̅ = 𝟏, 𝟔 𝐜𝐦 → 𝐎𝐊) fy_total= fy₁+ fy₂+ fy₃+ fy₄

= 0,6006 + 0,001250 + 0,2124 + 0,6110 = 1,4262 cm (≤ 𝐟̅ = 𝟏, 𝟔 𝐜𝐦 → 𝐎𝐊)

∴ f_total= √(f_xtotal)²+ (f_ytotal)² = √(0,14329 )²+ (1,4262)²

= 1,43338 cm (≤ 𝐟̅ = 𝟏, 𝟔 𝐜𝐦 → 𝐎𝐊)

39 Kontrol Lendutan

F Maks = 1,6 cm

Beban mati Beban hidup Beban angin Beban air F total fx 0,07141 cm 0,0002973 cm 0 cm 0,0732 cm 0,14329 cm fy 0,6006 cm 0,001250 cm 0,2124 cm 0,6110 cm 1,4262 cm

Kontrol fx : 0,14329 cm ≤ 1,6 cm → aman Kontrol fy : 1,4262 cm ≤ 1,6 cm → aman Kontrol f : 1,43338 cm ≤ 1,6 cm → aman

4.4 Batang Tarik (Trackstang)

Batang tarik berfungsi untuk mengurangi lendutan gording pada arah sumbu x dan sekaligus untuk mengurangi tegangan lentur yang timbul pada arah sumbu x batang tarik dipasang satu buah.

Batang tarik menahan gaya tarik q_x dan p_x ,maka :

- Akibat beban mati (24,019 x 4) = 96,076 kg

- Akibat beban orang = 42,261 kg +

Pbs = 138,337 kg Karena batang tarik (trackstang) yang dipasang satu buah, maka : p_ts =138,337

1 = 138,337 kg

σ =p_ts

f_n ≤ σ̅_it = 1600 kg cm²

f_n =p_ts

σ = 138,337

1600 = 0,08646 cm² F_br= 125% × f_n

= 1,25 × 0,08646 = 0,10807 cm²

F_br= 1 4πd²

d = √F_br 1 4 π

= √0,10807 1 4 π

= 0,3709 cm = 3,709 mm

40

Karena dalam tabel baja nilai d yang paling kecil adalah 6 mm, maka diambil d = 6 mm.

4.5 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.

Perubahan pada ikatan angin ini datang dari arah depan atau belakang kuda-kuda.

Beban angin yang diperhitungkan adalah beban angin terbesar yang disini adalah angin sebelah kanan yaitu: 50 Kg/ m²

Ket :

P = Gaya/tetapan angin

N = Dicari dengan syarat keseimbangan ΣH = 0

Nx = P N cos β = P N = P / cos β

Luas Kuda − kuda =1

2× bentang kuda − kuda × tinggi kuda − kuda

41 =1

2× 13 × 4,796 = 31,174 m Jumlah titik simpul (n) = 20 buah

tan β =panjang batang miring kuda − kuda

jarak gading − gading kap = 6,927

4 = 1,732 β = tan⁻¹1,732

β = 59,999°

P_anginmax = 50 kg/m²

P =P_anginmax× luas kuda − kuda

n − 1 =50 × 31,174

20 − 1 = 82,036kg N = P

cos β= 82,036

cos 59,999°= 164,067 kg/m²

Karena batang tarik dipasang satu buah, maka :

σ = P

F_n≤ σ_it= 1333 kg cm⁄ ² F_n=P

σ=511,61

1333 = 0,384 cm² F_br= 125% × F_n

= 125% × 0,384 = 0,479 cm²

F_br=π 4 × d² d = √F_br

π 4

= √0,479 π 4

= 0,780 cm = 7,80 mm

∴ maka diambil 𝐝 = 𝟖 𝐦𝐦

4.6 Perhitungan Beban 4.6.1 Akibat Beban Sendiri

Ketentuan :

 Berat penutup asbes = 11 kg/m²

 Bentang kap (L) = 13 m

 Jarak antar gording = 1,539 m

 Jarak gading-gading kap (l) = 4 m a) Berat penutup atap

p = a × berat penutup atap × l

42 = 1,539 × 11 × 4

= 67,716 kg

b) Berat akibat beban berguna p = 100 kg

c) Berat sendiri gording (C-6,5)

p_g= berat gording × jarak gading − gading kap(l) = 7,09 × 4 = 28,36 kg

d) Berat sendiri kuda-kuda L = 13 m

l = 4 m n = 20 buah gk =(L − 2)l

(L + 4)l

gk₁ = (L − 2)l = (13 − 2)4 = 44 kg m⁄ gk₂ = (L + 4)l = (13 + 4)4 = 68 kg m ⁄

∴ gk =gk₁+ gk₂

2 =44 + 68

2 = 56 kg m⁄

∴ Gk = gk × L

n − 1 = 56 × 13

20 − 1 = 38,031 kg e) Berat branching (ikatan angin)

Branching = 20% × berat sendiri kuda − kuda = 0,2 × 38,031

= 7,606 kg

∴ P_total berat sendiri

= b. penutup atap + b. gording + b. kuda − kuda + b. branching = 67,716 + 28,36 + 38,031 + 7,606

= 103,67 kg 4.6.2 Akibat Beban Plafound

Jarak gading-gading kap (l) = 4 m Panjang batang bawah = 1,3 m Berat plafond + penggantung = 14 kg/m² P_f= λ × l × G_f= 1,3 × 4 × 14 = 72,8 kg

4.6.3 Akibat Beban Angin Ketentuan :

 Koefisien angin tekan (c) = (0,02^) – 0,4

= (0,02 . 25) – 0,4

= 0,1

 Koefisien angin hisap (c’) = -0,4

43

 Angin kiri (q1) = 50 kg/m²

 Angin Kanan (q2) = 40 kg/m²

 Angin tekan = W

 Angin hisap = W’

 Jarak gading-gading kap (l) = 4 m

 Jarak gording (a) = 1,539 m

4.6.3 Akibat Beban Hidup Beban air hujan :

q_air = 40 − 0,8α = 40 − 0,8(25) = 20 kg

∴ q = q_air x l x Jarak antar gording

= 20 x 4 x 1,539

= 123,12 kg

Beban Orang Po = 100 kg

Jadi beban hidup = beban air hujan + beban orang = 123,12 + 100 = 223,12 kg

Angin Kiri w = c x a x l x q₁

= 0,1 x 1,539 x 4 x 50

= 30,78 kg

w′ = c′ x a x l x q₁

= −0,4 x 1,539 x 4 x 50 = −123,12 kg

Angin Kanan w = c x a x l x q₂

= 0,1 x 1,539 x 4 x 40

= 24,624 kg

w′ = c′ x a x l x q₁

= −0,4 x 1,539 x 4 x 40 = −98,496 kg

44 4.7 Perhitungan Gaya Batang

4.7.1 Akibat Beban Mati P = 103,67 Kg

Batang Gaya Batang (Kg)

a1 -1151,14

a2 -1003,12

a3 -857,17

a4 -716,84

a5 -587,35

a6 -587,35

a7 -705,17

a8 -857,17

a9 -1003,12

a10 -1159,09

b1 978,43

b2 978,43

b3 796,19

b4 765,89

b5 598,45

b6 598,45

b7 821,85

b8 939,26

b9 978,43

b10 978,43

c1 0

Beban Nilai

Tekan Hisap

Angin Kiri 30,78 kg 123,12 kg

Angin Kanan 24,624 kg 98,496 kg

Mati 103,67 kg

Hidup 223,12 kg

Plafond 72,8 kg

45

c2 53,41

c3 115,68

c4 165,47

c5 165,47

c6 135,49

c7 67,74

c8 0

d1 -127,98

d2 -116,26

d3 -137,98

d4 -234,25

d5 -234,25

d6 -137,98

d7 -116,26

d8 -127,98

4.7.2 Akibat Beban Hidup P = 223,12 Kg

Batang Gaya Batang (Kg)

a1 -1954,76

a2 -1788,12

a3 -1490,09

a4 -1390,21

a5 -1047,32

a6 -1047,32

a7 -1390,21

a8 -1510,80

a9 -1788,12

a10 -1954,76

b1 1749,60

b2 1749,60

b3 1376,06

46

b4 1404,58

b5 1226,56

b6 1226,56

b7 1404,05

b8 1576,69

b9 1749,60

b10 1749,60

c1 0

c2 101,27

c3 201,5

c4 311,74

c5 311,74

c6 201,5

c7 101,27

c8 0

d1 -201,34

d2 -285,65

d3 -373,67

d4 -451,65

d5 -451,65

d6 -373,67

d7 -285,65

d8 -201,34

4.7.3 Akibat Beban Plafound P = 72,8 Kg

Batang Gaya Batang (Kg)

a1 -617,34

a2 -547,54

a3 -480,15

a4 -413,89

a5 -341,15

47

a6 -341,15

a7 -413,89

a8 -480,15

a9 -547,54

a10 -617,34

b1 534,93

b2 534,93

b3 475,61

b4 416,32

b5 359,75

b6 359,75

b7 416,32

b8 475,61

b9 534,93

b10 534,93

c1 71,98

c2 110,34

c3 144,4

c4 176

c5 176

c6 144,4

c7 110,34

c8 71,98

d1 -77,73

d2 -97,23

d3 -216,19

d4 -216,47

d5 -216,47

d6 -216,19

d7 -97,23

d8 -77,73

48 4.7.4 Akibat Beban Angin Kanan

Angin tekan = 30,78 kg Angin hisap = 123,13 kg

Batang Gaya Batang (Kg)

a1 -123,65

a2 -192,13

a3 -176,98

a4 245,03

a5 -298,4

a6 -190,12

a7 -298,64

a8 -276,09

a9 -341,51

a10 -398,45

b1 -256,34

b2 -256,63

b3 -196,86

b4 -147,59

b5 -98,32

b6 49,49

b7 148,04

b8 246,58

b9 345,12

b10 345,12

c1 0

c2 -28,43

c3 -56,86

c4 -85,29

c5 170,57

c6 113,72

c7 56,86

49

c8 0

d1 56,88

d2 75,24

d3 98,5

d4 123,93

d5 -247,86

d6 -196,99

d7 -150,47

d8 -113,77

4.7.5 Akibat Beban Angin Kiri Angin tekan = 61,56 kg Angin hisap = -123,12 kg

Batang Gaya Batang (Kg)

a1 -355,78

a2 -284,61

a3 -213,44

a4 -142,27

a5 -71,1

a6 -106,63

a7 -91,94

a8 -55,46

a9 0,53

a10 39,71

b1 776,12

b2 776,12

b3 594,59

b4 491,78

b5 358,91

b6 193,33

b7 98,04

b8 37,65

50

b9 -37,83

b10 -37,83

c1 0

c2 79,27

c3 165,51

c4 224,22

c5 -126,61

c6 -79,07

c7 -37,43

c8 0

d1 -152,15

d2 -187,09

d3 -296,24

d4 -379,83

d5 174,61

d6 153,21

d7 104,04

d8 81,87

4.7.6 Akibat Beban Kombinasi

Batang Gaya Batang (Kg)

a1 -4194,58

a2 -3839,18

a3 -3295,14

a4 -2959,47

a5 -2571,07

a6 -2486,36

a7 -2908,10

a8 -3429,6

a9 -3752,31

a10 -4075,65

b1 3790,11

51

b2 3790,11

b3 3389,26

b4 2948,91

b5 2526,76

b6 2489,87

b7 2873,10

b8 3258,45

b9 3713

b10 3713

c1 73,5

c2 330,84

c3 573,73

c4 776,84

c5 722,94

c6 551,65

c7 299,37

c8 73,5

d1 -543,19

d2 -673,14

d3 -872,91

d4 -1266,52

d5 -987,79

d6 -788,76

d7 -597,69

d8 -474,76

52

BAB V

ANALISIS DAN DISAIN STRUKTUR

Daftar gaya batang maksimum untuk tiap batang :

A. Batang – batang atas (a) = 4194,58 kg (tekan) B. Batang – batang bawah (b) = 3790,11kg (tarik) C. Batang – batang diagonal (d) = 1266,52 kg (tarik) D. Batang – batang tegak dalam (c) = 776,84 kg (tekan)

5.1 Perhitungan Dimensi Batang Atas (d)

 Batang atas adalah batang tekan

 Diketahui :

- Gaya batang maksimum = 4194,58 kg

= 4,19458 ton - Panjang batang (Lk) = 1,434 m = 143,4 cm - Tegangan ijin (σit) = 1600 kg/cm² - Digunakan profil rangkap baja siku sama kaki.

 Perhitungan : I_min = 1,69 × P × L_k²

= 1,69 × 4,19458 × (1,434 ) ² = 14,577 cm⁴

Batang a merupakan batang tekan.

Dipakai profil rangkap =^14,577

2 = 7,288 cm⁴

∴ Dari tabel profil diambil : ∟ 50.50.9 In = 7,67 cm⁴

IX.IY = 17,9 cm⁴ ix.iy = 1,47 cm⁴ F = 8,24 cm² e = 1,56 cm

53 - Kontrol terhadap sumbu bahan (x)

τ_x = Lk

i_x =143,4

1,47 = 97,551 → ω = 2,212 (tabel baja)

τ = w_x

F_tot=2,21 × 4194,58

2 × 8,24 = 562,501 kg cm²

⁄

τ = 562,501kg cm²

⁄ ≤ τ = 1600 kg cm²

⁄ - Kontrol terhadap sumbu bebas bahan (y)

Dipasang 4 plat kopling L = Lk

(n − 1)= 143,4

(4 − 1)= 47,8 cm

Potongan I – I tebal plat kopling t = 10 mm = 1cm E_tot= e +1

2× t = 1,56 + ¹

2× 1 = 2,06 cm I_Ytot = 2(I_y+ F × e_tot²)

= 2(17,9 + 8,24 × 2,06²) = 105,734 cm⁴

I_Y= √I_Ytot

F_tot = √105,734

2 × 8,24= 2,533 cm

τ =Lk

I_Y =143,4

2,533 = 56,61 → ω = 0,744 (tabel baja)

Syarat pemasangan kopling L ≤1

2τ[4 − 3 ω × p F × τ̅]

47,8 ≤1

2 56,61 [4 − 3 0,744 × 4194,58 2 × 8,24 × 1600] 47,8 ≤ 103,169 cm (memenuhi syarat)

54 5.2 Perhitungan Dimensi Batang Bawah (b)

 Diketahui :

- Batang bawah adalah batang tarik

- Gaya batang maksimum = 3790,11kg = 3,79011 ton - Panjang batang (Lk) = 1,3 m = 130 cm - Tegangan ijin (σit) = 1600 kg/cm² - Digunakan profil rangkap baja siku sama kaki.

 Perhitungan : τ = ^P

Fn ≤ τ = 1600kg cm²

⁄ → F_n = ^P

τ F_n = 3790,11

1600 = 2,368 F_br = F_n x 125%

= (2,368 x 1,25) = 2,96

Batang b merupakan batang tarik.

Dipakai profil rangkap F_br =2,96

2 = 1,48 𝑐𝑚⁴

Dengan tabel profil didapat  ∟ 15.15.4

Karena profil minimum yang diizinkan untuk konstruksi adalah ∟ 45.45.5 Jadi tabel profil diambil adalah ∟ 45.45.5

In = 3,25 cm⁴ IX.IY = 7,83 cm⁴ ix.iy = 1,35 cm⁴ F = 4,3 cm² e = 1,28 cm - Kontrol

τ = P

F_tot =3790,11

2 × 4,3 = 440,71kg cm²

⁄ ≤ 1600 kg cm²

⁄ ( memenuhi syarat )