PERHITUNGAN KONSTRUKSI RANGKA ATAP BAJA TIPE C LAPORAN
diajukan untuk memenuhi tugas terstruktur Mata Kuliah Struktur Baja 1 yang diampu oleh Drs. Nandan Supriatna, M. Pd
oleh
Tazkia Chandra Pelita Sukma 1700168
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK BANGUNAN DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK SIPIL
FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
2018
ii
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan syukur, penulis telah menyelesaikan penulisan laporan ini, walaupun tidak sedikit hambatan dan kesulitan yang penulis hadapi, tiada daya dan upaya kecuali dengan pertolongan Allah yang Mahakuasa. Penulisan laporan ini bertujuan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Struktur Baja I.
Laporan ini masih banyak kekurangan dan belum dikatakan sempurna karena keterbatasan wawasan penulis. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun penulis harapkan agar dalam membuat laporan di waktu yang akan datang bisa lebih baik lagi. Harapan penulis semoga laporan ini bisa berguna bagi pembaca dan menambah ruang lingkup ilmu pengetahuan yang ada. Terima kasih kepada pihak yang telah membantu penyelesaian laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat khususnya untuk mahasiswa.
Bandung, 19 Desember 2018 Penulis
iii DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR………...… ii
DAFTAR ISI……….... iii
DAFTAR GAMBAR……… vi
DAFTAR TABEL………..….... viii
DAFTAR LAMPIRAN ………...…… ix
BAB I. PENDAHULUAN………. 1
1.1 Latar Belakang………..……….………… 1
1.2 Rumusan Masalah………..……….………... 1
1.3 Tujuan Penulisan………..………....……. 2
1.4 Manfaat Penulisan………..…………..……. 3
BAB II. KAJIAN PUSTAKA………..………. 4
2.1 Pengertian Baja………...……….. 4
2.2 Sifat Baja………..…... 4
2.3 Bentuk Profil Baja………... 5
2.4 Baja sebagai Struktur Atap………..…. 7
2.5 Sambungan pada Konstruksi Rangka Atap Baja…………..………….... 7
BAB III. RANCANGAN KONSTRUKSI ATAP BAJA………. 11
3.1 Data Awal………. 11
3.2 Menghitung Panjang Batang………...…. 11
3.3 Menghitung Dimensi Gording………. 12
1. Menaksir Dimensi Balok Gording………..…. 13
2. Menghitung Beban Mati……….………. 13
3. Menghitung Beban Hidup……….………..…. 15
4. Menghitung Beban Angin………...………. 15
5. Beban Air Hujan……….………. 17
6. Kontrol Gording terhadap Tegangan………... 18
7. Kontrol Gording terhadap Lendutan…….………..…. 20
3.4 Perhitungan Dimensi Trekstang………...……. 23
1. Akibat Beban Hidup………. 23
iv
2. Akibat Beban Mati………... 23
3. Menghitung Luas Netto………...…. 24
4. Menghitung Luas Bruto………..……. 24
3.5 Menghitung Diameter Trackstang………...…. 24
3.6 Perhitungan Dimensi Ikatan Angin………..…. 25
3.7 Menghitung Diameter Ikatan Angin………....…. 26
3.8 Menghitung Konstruksi Perletakan………..…. 27
1. Beban Sendiri Penutup Atap………...…. 27
2. Berat Akibat Beban Berguna………...…. 27
3. Berat Sendiri Gording………...…. 27
4. Berat Sendiri Kuda-Kuda………..………...…. 28
5. Akibat Beban Plafond………...…. 29
6. Berat Ikatan Angin………...…. 29
7. Akibat Beban Air Hujan………...…. 30
3.9 Menghitung Gaya-Gaya Batang (Sap Dan Cremona) ……….…. 30
1. Perhitungan Gaya Batang Metode Cremona Menggunakan Sofware AUTOcad……….. 30
2. Perhitungan Gaya Batang Menggunakan SAP………. 31
3.10 Menghitung Dimensionering Batang……..………...…. 32
1. Dimensionering Batang Atas (Batang Tekan)……..………...…. 32
2. Dimensionering Batang Bawah (Batang Tarik) …………...……...…. 35
3.11 Perhitungan Sambugan………..…………...………... 35
1. Data dari Tabel Profil baja………...………. 35
2. Perhitungan Sambungan Las………...…….. 36
BAB IV. PERHITUNGAN KONSTRUKSI ATAP BAJA………..… 38
4.1 Data Awal……….. 38
4.2 Perhitungan Panjang Batang………...……….. 38
1. Menghitung Panjang Batang Bawah……….………...……. 38
2. Menghitung Tinggi Kuda-Kuda………...……. 39
3. Menghitung Batang Atas………...……...……. 39
4. Menghitung Batang Diagonal………...……...……. 39
4.3 Perhitungan Dimensi Gording………...…...……. 41
v
4.4 Perhitungan Dimensi Trekstang………..….. 46
4.5 Perhitungan Dimensi Ikatan Angin………... 47
4.6 Perhitungan Konstruksi Perletakan………...…...…. 48
4.7 Perhitungan Gaya Batang Cremona dan SAP………... 51
4.8 Dimensionering Kuda-Kuda……….…… 65
4.9 Perhitungan Sambungan Las………....……. 68
1. Titik Simpul 1………...……….... 68
2. Titik Simpul 2………...……… 70
3. Titik Simpul 3………...……… 72
4. Titik Simpul 4………...……… 74
5. Titik Simpul 5………...……… 76
6. Titik Simpul 6………...……… 79
7. Titik Simpul 7………...……… 81
8. Titik Simpul 8………...……… 83
9. Titik Simpul 9………...……… 85
10. Titik Simpul 10………...………... .87
11.Titik Simpul 11………...………. 89
12. Titik Simpul 12………...……… 91
13. Titik Simpul 13………...……… 93
14. Titik Simpul 14………...……… 96
15. Titik Simpul 15………...……… 98
16. Titik Simpul 16………...………... 100
17. Titik Simpul 17………...……..………… 102
18. Titik Simpul 18………...……….. 104
19. Titik Simpul 19………...……….. 106
BAB V. PENUTUP……… 109
5.1 Simpulan………...……… 109
5.2 Saran………...……….. 110
DAFTAR PUSTAKA………..……….. 111
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Tampilan Baja………...……….. 4
Gambar 2.2 Profil Baja Wide Flange………....………. 5
Gambar 2.3 Profil Baja U Channel………. 6
Gambar 2.4 Profil Baja C Channel………. 6
Gambar 2.5 Rectangular Hollow Section (RHS) ………... 6
Gambar 2.6 Jenis Sambungan Las………...…..…. 7
Gambar 2.7 Sambungan Baut……….………...…. 9
Gambar 2.8 Ukuran Diameter Baut………...…. 9
Gambar 2.9 Sambungan Paku Keling……….………….... 9
Gambar 3.1 Konstruksi Atap Baja Tipe C……… 11
Gambar 4.1 Konstruksi Atap Baja Tipe C……….... 38
Gambar 4.2 Tinggi Kuda-Kuda……… 39
Gambar 4.3 Potongan Atap………...………... 39
Gambar 4.4 Potongan Atap………...…………... 39
Gambar 4.5 Potongan Atap………...…...……… 40
Gambar 4.6 Potongan Atap………...…...………… 40
Gambar 4.7 Potongan Atap………...……… 40
Gambar 4.8 Potongan Atap………...…...………… 40
Gambar 4.9 Dimensi Gording……….…………. 41
Gambar 4.10 Ikatan Angin………..………. 47
Gambar 4.11 Hasil Cremona Beban Hidup………..……..……. 51
Gambar 4.12 Hasil SAP Beban Hidup………..……….…. 51
Gambar 4.13 Hasil Cremona Beban Mati………..…...……….…. 54
Gambar 4.14 Hasil SAP Beban Mati………..………...…….…. 54
Gambar 4.15 Hasil Cremona Beban Plafond ………...……...…. 57
Gambar 4.16 Hasil SAP Beban Plafond………...….….…. 57
Gambar 4.17 Hasil Cremona Beban Angin Kanan………...…………... 60
Gambar 4.18 Hasil SAP Beban Angin Kanan………..…………... 60
Gambar 4.19 Hasil Cremona Beban Angin Kiri………...………….... 63
Gambar 4.20 Hasil SAP Beban Angin Kiri………..…………... 63
vii
Gambar 4.21 Plat Kopling Tiga Buah……….…. 66
viii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Resume Dimensi Panjang Batang………. 41
Tabel 4.2 Resume Pembebanan Ranga Kuda-kuda………. 44
Tabel 4.3 Ukuran Besi Ulir danPolos……….…….…. 47
Tabel 4.4 Resum Dimensi Konstruksi Rangka Batang... 50
Tabel 4.5 Beban Hidup ………..……...…...….…. 52
Tabel 4.6 Beban Mati ……….…….………. 55
Tabel 4.7 Beban Plafond ………..…. 58
Tabel 4.8 Beban Angin Kanan ………..…… 60
Tabel 4.9 Beban Angin Kiri………..……. 64
Tabel 4.10 Resume Dimensionering Kuda-Kuda...…. 67
Tabel 4.11 Resume Perhitungan Sambungan Las………..……. 107
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Cremona Beban Hidup………...……… 112
Lampiran 2. SAP Beban Hidup……….…….. 113
Lampiran 3. Cremona Beban Mati……….……. 114
Lampiran 4. SAP Beban Mati………. 115
Lampiran 5. Cremona Beban Plafond………. 116
Lampiran 6. SAP Beban Plafond……… 117
Lampiran 7. Cremona Beban Angin Kiri……… 118
Lampiran 8. SAP Beban Angin Kiri………...… 119
Lampiran 9. Cremona Beban Angin Kanan……… 120
Lampiran 10. SAP Beban Angin Kanan……….…… 121
Lampiran 11. Arah Gaya Cremona ……… 122
Lampiran 12. Arah Gaya Cremona……….………… 123
Lampiran 13. Tipe Kuda-Kuda C……… 124
Lampiran 14. Rangka Atap……….… 125
Lampiran 15. Detail A dan B………..……… 126
Lampiran 16. Detail C dan D………..……… 127
Lampiran 17. Detail E dan F………...……… 128
1 BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Atap merupakan salah satu bagian penting pada suatu bangunan yang berfungsi untuk melindungi penghuni bangunan dari sinar matahari yang terik dan dari cuaca yang berubah. Bagian atap salah satunya adalah kuda-kuda yang berbentuk segitiga.
Kuda-kuda merupakan bagian terpenting karena semua beban diterima dan disalurkan oleh kuda-kuda.
Material yang digunakan kuda-kuda banyak sekali jenisnya. Namun, saat ini penggunaan material kayu untuk kuda-kuda sudah jarang digunakan dikarenakan harganya mahal dan ketersediaan bahan yang terus berkurang. Kuda-kuda yang sering digunakan dan direkomendasikan dalah yang berbahan dasar dari material baja. Baja merupakan perpaduan logam besi dan karbon sebagai penguat. Baja memiliki sifat anti korosi dan kekuatannya yang hampir sama dengan kekuatan kayu.
Mata kuliah Struktur Baja 1 mempelajari tentang komponen-komponen baja dan menganalisis beban dan dimensionering pada rencana atap kuda-kuda baja. Agar mahasiswa mampu memahami dan menghitung gaya dan dimensi kuda-kuda yang direncanakan, maka mahasiswa termasuk penulis membuat perhitungan tugas besar dari konstruksi kuda-kuda baja.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dipaparkan, maka penulis merumuskan masalahnya sebagai berikut,
1. Bagaimana hasil perhitungan panjang batang pada konstruksi atap kuda- kuda tipe C ?
2. Bagaimana hasil perhitungan dimensi gording pada konstruksi atap kuda- kuda tipe C ?
3. Bagaimana hasil perhitungan dimensi trackstang pada konstruksi atap kuda- kuda tipe C?
4. Bagaimana hasil perhitungan dimensi ikatan angin pada konstruksi atap
kuda- kuda tipe C ?
5. Bagaimana hasil perhitungan konstruksi perletakan rangka batang pada konstruksi atap kuda-kuda tipe C ?
6. Bagaimana hasil perhitungan gaya-gaya batang menggunakan metode sap dan cremona pada kuda-kuda tipe C?
7. Bagaimana hasil perhitungan dimensionering batang kuda-kuda pada konstruksi atap kuda-kuda tipe C?
8. Bagaimana hasil perhitungan sambungan las pada konstruksi atap kuda- kuda pada kuda-kuda tipe C?
9. Bagaimana penggambaran sambungan las dan detail pada konstruksi atap baja tipe C?
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan yang ingin dicapai dari penulisan laporan ini adalah untuk:
1. Mengetahui hasil perhitungan panjang batang pada konstruksi atap baja tipe c.
2. Mengetahui hasil perhitungan dimensi gording pada konstrukssi atap baja tipe c.
3. Mengetahui hasil perhitungan dimensi trackstang pada konstruksi atap baja tipe c.
4. Mengetahui hasil perhitungan dimensi ikatan angina pada konstruksi atap baja tipe c.
5. Mengetahui hasil perhitungan konstruksi perletakan pada konstruksi atap baja tipe c.
6. Mengetahui hasil perhitungan gaya-gaya batang sap dan cremona pada konstruksi atap baja tipe c.
7. Mengetahui hasil perhitungan dimensionering batang kuda-kuda pada konstruksi atap baja tipe c.
8. Mengetahui hasil perhitungan sambungan las pada konstruksi atap baja tipe c.
9. Mengetahui hasil penggambaran sambungan las serta detail pada konstruksi atap baja tipe c.
1.4 Manfaat Penulisan
Manfaat yang diperoleh dari penulisan laporan ini adalah:
1. Bagi penulis, dapat mengetahui cara menggambar detail dan sambungan las, serta mampu menghitung konstruksi rangka atap baja tipe C
2. Bagi pembaca, dapat menambah wawasan dan informasi baru tentang pengggambaran sambungan dan detail serta perhitungan beban dan dimensionering rangka atap baja tipe C.
1.5 Sistematika Penulisan
Penulisan laporan BAB I berisi pendahuluan yang terdiri atas latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, manfaat bagi penulis dan pembaca serta sistematika penulisan laporan.
Penulisan laporan BAB II berisi kajian teori yang terdiri dari definisi baja, sifat metalurgi baja, baja sebagai struktur bangunan, bentuk profil baja, macam-macam bentuk kuda-kuda, dan macam alat penyambung baja.
Penulisan laporan BAB III berisi rancangan konstruksi rangka atap yang berupa rumus rumus perhitungan konstruksi rangka atap baja tipe c. Pada BAB ini terdiri atas rumus perhitungan panjang batang, dimensi gording, dimensi trackstang, dimensi ikatan angina, konstruksi perletakan, gaya gaya batang menggunakan SAP dan Cremona, dimensionering batang kuda-kuda dan rumus perhitungan sambungan las.
Penulisan laporan BAB IV berisi rancangan konstruksi rangka atap baja tipe c yang berupa rumus-rumus dan hasil perhitungannya. Pada BAB ini terdiri atas hasil perhitungan panjang batang, dimensi gording, dimensi trackstang, dimensi ikatan angina, konstruksi perletakan, gaya gaya batang (SAP dan Cremona), dimensionering batang kuda-kuda dan hasil perhitungan sambungan las.
Penulisan laporan BAB V berisi simpulan dan saran berupa simpulan dari hasil perhitungan konstruksi rangka atap baja tipe c dan saran serta solusi atas hasil perhitungan.
4 BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Baja
Pengertian baja menurut Azwaruddin (2008) adalah bahan dasar vital untuk industry yang merupakan paduan logan yang tersusun dari besi sebagai unsur utama dan karbon sebagai unsur penguat. Unsur karbon merupakan penguat performan.
Baja berpengaruh pada suhu, suhu yang panas dapat mengubah sifat baja dari lunak menjadi keras, dikarenakan perlakuan panas mengubah mikro besi yang berubah dari susunak Kristal berbentuk kubit berpusat ruang menjadi kubit berpusat sisi atau berbentuk heksagonal.
Pengertian lain dari baja juga dikemukakan oleh Munir (2017) yang menyatakan bahwa baja merupakan logam paduan besi (Fe) dan karbon dengan persentase 0,2% hingga 2,1% berat sesuai kelasnya. Fungsi karbon adalah sebagai pengeras pada sisi kristal atom besi.
Dengan demikian, baja memiliki pengertian suatu bahan kosntruksi yang terbuat dari paduan logam besi dan karbon, besi sebagai unsur penyusun dasar dan karbon sebagai unsur yang memperkuat baja.
Gambar 2.1 Baja 2.2 Sifat Baja
Suatu material memiliki sifat-sifat yang khas dan berbeda satu sama lain.
Begitu pula material baja, baja memiliki sifat-sifat baik sifat kimia atau sifat fisika.
Sifat material baja menurut Wijanarko (2010) dapat diuraikan sebagai berikut.
1. Kekuatan
Maksud kekuatan adalah kemampuan material baja untuk menahan daya tarik, lengkung, geser dan tekan yang sangat besar. Pada setiap baja pabrikan baja
menandai seberapa besar kekuatan baja tersebut. Biasanya pabrik baja akan mencantumkan Fe 360 yang menunjukkan daya kekuatan tarikan atau daya tarik dari baja yang bersangkutan.
2. Kelenturan
Baja tidak hanya memiliki sifat kekuatan saja, namun selain kuat baja juga memiliki sifat lentur. Sifat kelenturan menyatakan kemampuan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan perubahan bentuk yang permanen setelah tegangan dihilangkan.
3. Kekakuan
Sifat kekakuan baja menyatakan kemampuan bahan baja menahan beban tanpa terjadinya perubahan bentuk atau defleksi. Menurut Ahda (2010) sifat kekakuan ini lebih penting daripada sifat kekuatan baja
4. Kekerasan
Kekerasan adalah ukuran ketahan material bajaterhadp dformasi plastis local.
Nilai ini dapat dihitung pada tempat pengujian, bersifat homogeny dan belum tentu bernilai sama untuk tiap-tiap titik.
2.3 Bentuk Profil Baja
Suatu material baja memiliki bermacam-macam bentuk profil atau penampang yang berfungsi bergantung bentuk dan jenisnya. Berikut adalah jenis profil baja dan kegunaannya menurut Citra (2017).
1. Wide Flange (WF)
Dikenal dengan sebutan baja WF. Biasanya digunakan untuk konstruksi balok, kolom, tiang pancang, top and bottom chord pada truss, composite beam, kantilever kanopi, dan masih banyak lagi kegunaannya. Istilah lain dari baja WF yaitu IWF, WF, H-Beam, UB, UC, balok H, balok I, dan balok W.
Gambar 2.2 Profil Baja Wide Flange
2. U channel
Penggunaan profil ini biasanya hampir sama dengan baja WF, kecuali untuk konstruksi kolom karena jarang digunakan karena profil U mudah mengalami tekuk. Istilah lain profil ini ialah kanal U, U-channel, profil U, dan UNP.
Gambar 2.3 Profil Baja U Channel 3. C channel
Jenis profil ini biasa digunakan untuk purlin yaitu balok dudukan penutup atap, untuk girts yaitu elemen yang mememgang penutup dinding misal metal sheet, member pada truss, rangka komponen arsitektur, dan lainnya. Istilah lain profil ini adalah balok purlin, kanal C, C-channel, profil C.
Gambar 2.4 Profil Baja C Channel 4. Rectangular Hollow Section (RHS)
Penggunaan profil RHS biasanya untuk komponen rangka arsitektural seperti ceiling, partisi gypsum, rangka dan support ornament non-structural. Istilah lain profil ini yaitu besi hollow, profil persegi, dan baja profil.
Gambar 2.5 Rectangular Hollow Section (RHS)
2.4 Baja sebagai Struktur Atap
Material baja untuk saat ini banyak digunakan dalam struktur bangunan, baik pada bangunan jembatan, gedung bertingkat maupun bangunan air. Penggunaan material baja didasarkan pada sifat baja, pertimbangan ekonomi dan kekuatannya sendiri. Seiring berjalannya waktu, material baja tidak hanya digunakan untuk struktur bangunan, namun juga digunakan sebagai kontruksi atap menggantikan material kayu yang semakin mahal dan langka.
Baja adalah alternatif untuk mengatasi kelemahan kayu dari masalah keawetan, tetapi baja ringan mempunyai beberapa kelemahan yaitu berat jenis tinggi, tidak mudah dalam pembuatan bentang besar dan memerlukan pengawasan ekstra ketat dalam pelaksanaannya dan pembuatannya. Hal tersebut menyebabkan penggunaan baja kurang populer dan jarang dipakai. Penggunaan material baja yang dikombinasikan usuk profil C dan reng adalah suatu alternatif untuk mengatasi kelemahan dari penggunaan material rangka atap beton dan kayu, sehingga penggunaannya cukup populer.
Penggunaan material ini, memerlukan penanganan khusus dalam penyambungan dengan baut, peralatan dan sisa material baja. Rangka atap baja untuk rumah mulai dikenal dan dipergunakan empat sampai lima tahun terakhir, dan baja merupakan baja mutu tinggi yang memiliki sifat ringan dan tipis, namun kekuatannya cukup besar.
2.5 Sambungan pada Kontruksi Rangka Atap Baja
Sambungan untuk konstruksi baja biasanya digunakan tiga macam sambungan, yaitu sambungan las, paku keling, dan baut.
1. Sambungan las
Gambar 2.6 Jenis Sambungan Las
Sambungan las adalah sambungan antara dua logam dengan cara pemanasan, dengan atau tanpa logam pengisi. Sambungan las banyak digunakan pada kontruksi baja dan permesinan. Jenis sambungan las yaitu:
a. Sambungan sebidang
Dipakai terutama untuk menyambung ujung plat data dengan ketebalan sama. Keuntungan dari jenis ini adalah menghilangkan eksentrisitas yang timbul pada sambungan lewatan tunggal. Kerugian dari sambungan jenis ini ialah ujung yang akan disambung biasanya harus disiapkan secara khusus seperti diratakan atau dimirngkan dan dipertemukan secara hati-hati sebelum di las.
b. Sambungan lewatan
Merupakan jenis las paling umum. Keuntungan dari jenis ini ialah mudah disesuaikan dan mudah disambung, serta mudah digunakan untuk menyambung plat yang tebalnya berlainan.
c. Sambungan tegak
Biasanya dipakai untuk membuat penampang bentukan seperti profil T, gelagar plat, penguat samping, dan lainnya. Bermanfaat dalam pembuatan penampang dari plat datar.
d. Sambungan sudut
Dipakai biasanya untuk penampang berbentuk segi empat seperti untuk kolom dan balok yang memikul puntiryang besar.
e. Sambungan sisi
Biasanya sambungan ini tidak untuk structural, dipakai untuk menjaga agar dua atau kebih plat tetap pada posisinya atau untuk mempertahankan kesejajaran awal.
2. Sambungan Baut
Gambar 2.7 Sambungan Baut
‘ Baut adalah alat sambung dengan batang bulat dan berulis dan dipasang mur atau pengunci. Baut memiliki fungsi sebagai pengikat. Ukuran diameter baut adalah sebagai berikut.
Gambar 2.8 Ukuran Diameter Baut Keuntungan dari pemakaian sambungan baut antara lain:
a. lebih mudah dalam pemasangan di lapangan.
b. konstruksi sambungan dapat dibongkar pasang.
c. dapat dipakai untuk baja dengan tebal >4d.
d. dapat digunakan untuk konstruksi jembatan.
3. Sambungan paku keling
Gambar 2.9 Sambungan Paku Keling
Sambungan paku keling digunakan untuk sambungan tetao antara 2 pkat pada tangka dan boiler. Dalam ukuran kecil dapat menyambung dua komponen yang tiak membutuhkan gaya yang besar misal untuk furniture ddan alat elektronik.
Sambungan ini sangat kuat dan tidak dapat dibongkar pasang seperti baut.
Bagian utama paku keling yaitu kepala, badan, ekor, dan kepala lepas. Bahan yang digunakan sebagai dasar pembuatan paku keling yaitu brass, baja, alumunium, dan tembaha. Keuntungan dari penggunaan sambungan ini yaitu lebih sederhana dan murah seta pemeriksaannya lebih mudah.
11 BAB III
RANCANGAN KONSTRUKSI ATAP BAJA
3.1 Data Awal
Gambar 3.1 Konstruksi Atap Baja Tipe C
Tipe konstruksi : C
Beban Penutup Atap (genting) : 50 kg/m2
Jarak kuda - kuda : 4,35 m
Bentang kuda – kuda : 12,50 m
Kemiringan atap : 33,5°
Beban Angin Kiri : 45 kg/m2
Beban Angin Kanan : 55 kg/m2 Beban Plafon (GRC) : 6,8 kg
Beban Berguna : 100 kg
Alat Sambung : Las
Perletakan Kiri : Sendi
Perletakan Kanan : Rol
3.2 Menghitung Panjang Batang 1. Menghitung panjang batang bawah
𝐵 = 𝐿
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ ∆ 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚
Keterangan :
B = Batang bawah
L = Bentang kuda – kuda (m) 2. Tinggi Kuda – kuda
Keterangan :
H = Tinggi kuda – kuda
L = Bentang kuda – kuda ( m ) 3. Panjang Batang Kaki Kuda - Kuda
4. Menghitung Panjang Batang Diagonal
3.3 Menghitung Dimensi Gording 1. Mutu baja 34 : 𝜎̅ = 1400 𝑘𝑔/𝑐𝑚 2. Muatan mati : a. Berat sendiri gording (𝑘𝑔𝑚)
b. Berat sendiri penutup atap (𝑚𝑘𝑔2)
3. Muatan hidup : Berat orang dengan berat 𝑃 = 100 𝑘𝑔 4. Muatan Angin : (𝑘𝑔𝑚)
Ketentuan : 1. Jarak kuda – kuda 2. Kemiringan atap
3. Berat sendiri penutup atap (genting) 4. Jarak Gording
𝐻 = tan 𝛼 . 1 2⁄ 𝐿
𝐶𝑜𝑠 𝛼 =𝑆𝑎𝑚𝑝𝑖𝑛𝑔 𝑀𝑖𝑟𝑖𝑛𝑔 =
𝑥 𝑟
𝑎2 + 𝑏2 = 𝑐2
5. Memakan Trackstang Tahapan Perencanaan:
1. Mengasumsikan berat sendiri gording 2. Menghitung beban mati
3. Menghitung beban berguna 4. Menghitung beban angin 5. Menghitung beban air hujan 1. Menaksir Dimensi Balok Gording
Pada tahap ini dicoba baja tipe canal ( [ ), dilihat pada tabel profil konstruksi baja. Data yang digunakan untuk perhitungan dimensi gording berdasarkan Tabel Profil Konstruksi Baja, yaitu :
1. Berat (q2) ( 𝑘𝑔/𝑚)
2. 𝑤𝑥 ( 𝑐𝑚3)
3. 𝑤𝑦 ( 𝑐𝑚3)
4. 𝑙 ( 𝑐𝑚 )
5. 𝐼𝑥 ( 𝑐𝑚4) 6. 𝐼𝑦 ( 𝑐𝑚4 ) 2. Menghitung Beban Mati
Keterangan :
Bpa = Berat Penutup Atap ( kg m2
⁄ ) a = Jarak Gording ( m )
q1 = Beban mati ( kg
⁄m)
Keterangan :
q2 = Berat sendiri gording (𝑘𝑔
⁄𝑚)
q1 = bpa (berat penutup atap) × a (jarak gording)
q2 = berat sendiri gording
qtotal= q1+ q2
Keterangan :
q1 = Beban mati ( kg
⁄m) q2 = Berat sendiri gording (kg
⁄m)
1. Gording ditempatkan tegak lurus bidang penutup atap dan beban mati q bekerja vertikal. q diuraikan pada sumbu x dan y
Keterangan :
qx1 = Beban mati diuraikan pada sumbu x (kg
⁄m) qy1 = Beban mati diuraikan pada sumbu y (kg
⁄m) qtotal = Berat total (kg
⁄m) α = Sudut pada segitiga
2. Momen yang terjadi akibat beban penutup atap dan gording setelah di reduksi
Keterangan :
Mx1 = Momen akibat beban penutup atap diuraikan pada sumbu x ( kg.m ) My1 = Momen akibat beban penutup atap diuraikan pada sumbu y ( kg.m ) 80% = Faktor reduksi
qx1 = Beban mati diuraikan pada sumbu x (kg
⁄m) qy1 = Beban mati diuraikan pada sumbu y (kg
⁄m) L = Jarak antar kuda – kuda ( m )
𝑞𝑥1 = 𝑞𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 . sin 𝛼 𝑞𝑦1 = 𝑞𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 . cos 𝛼
Mx1 = 80% (1 8⁄ . qx1 . (L 2⁄ )2 My1 = 80% (1 8⁄ . qy1 . (L)2
3. Menghitung Beban Hidup ( p )
Beban hidup sama dengan berat orang sebesar 100 kg. Beban hidup diuraikan pada sumbu x dan sumbu y.
Keterangan:
Px = Beban hidup diuraikan pada sumbu x (kg) Py = Beban hidup diuraikan pada sumbu y (kg) P = Beban orang sebesar 100 kg
α = Sudut pada segitiga 1. Akibat momen
Keterangan :
Mx2 = Momen akibat beban hidup diuraikan pada sumbu x ( kg.m ) My2 = Momen akibat beban hidup diuraikan pada sumbu y ( kg.m ) 80% = Faktor reduksi
Px = Beban hidup diuraikan pada sumbu x (kg
⁄m) py = Beban hidup diuraikan pada sumbu y (kg
⁄m) L = Jarak antar kuda – kuda ( m )
4. Menghitung Beban Angin (w)
Ketentuan : 1. Beban angin kiri (𝑘𝑔 𝑚⁄ )2 2. Beban angin kanan (𝑘𝑔 𝑚⁄ )2
3. Koefisien angin tekan (wt) 𝐶 = (0,02 . 𝛼 − 0,4 ) 4. Koefisien angin hisap (wh) 𝐶′= 0,3
𝑃𝑥 = 𝑃. sin 𝛼 𝑃𝑦 = 𝑃. cos 𝛼
Mx2 = 80% (1 4⁄ . px . (L 2⁄ )) My2 = 80% (1 4⁄ . py . (L))
1. Beban angin kiri
Keterangan:
w = Beban angin kiri tekan (kg
⁄m) w′ = Beban angin kiri hisap (kg
⁄m) c = Koefisien angin tekan
c′ = Koefisien angin hisap BAki = Beban angin kiri (kg m⁄ )2 a = Panjang Atas terbesar ( m )
2. Beban angin kanan
Keterangan:
w = Beban angin kana tekan (kg
⁄m) w′ = Beban angin kanan hisap (kg
⁄m) c = Koefisien angin tekan
c′ = Koefisien angin hisap BAka = Beban angin kanan (kg m⁄ )2 a = Panjang Atas terbesar ( m )
Dalam perhitungan di ambil harga w (tekan terbesar ), 𝑤𝑦 max (𝑘𝑔𝑚) 3. Momen akibat angin
𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛 (𝑤) = 𝑐 × 𝐵𝐴𝑘𝑖 × 𝑎 𝐻𝑖𝑠𝑎𝑝 (𝑤′) = 𝑐′ × 𝐵𝐴𝑘𝑖 × 𝑎
𝑇𝑒𝑘𝑎𝑛 (𝑤) = 𝑐 × 𝐵𝐴𝑘𝑎 × 𝑎 𝐻𝑖𝑠𝑎𝑝 (𝑤′) = 𝑐′ × 𝐵𝐴𝑘𝑎 × 𝑎
Mx =1 8 wx (L
⁄ ). 80%2 My = 1 8⁄ . wy . L2 80%
Keterangan:
Mx = Momen akibat beban angin diuraikan pada sumbu x ( kg.m ) My2 = Momen akibat beban angin diuraikan pada sumbu y ( kg.m ) 80% = Faktor reduksi
wx = Beban angin diuraikan pada sumbu x (kg
⁄m) wy = Beban angin diuraikan pada sumbu y (kg
⁄m) L = Jarak antar kuda – kuda ( m )
5. Beban Air Hujan
Keterangan:
ph = Berat air hujan ( kg ) α = Sudut pada segitiga 0,8 = koefisien
Keterangan :
Qah = Berat air hujan ( kg )
A = Panjang segitiga atas terbesar ( m )
1. Beban air hujan diuraikan pada sumbu x dan sumbu y
Keterangan :
qx2 = Beban air hujan diuraikan pada sumbu x (kg m⁄ )2 qx2 = Beban air hujan diuraikan pada sumbu y (kg m⁄ )2 qah = Beban air hujan ( kg. m)
α = Sudut pada segitiga
Q air hujan = 𝑝ℎ − (0,8 . 𝛼 )
𝑞 𝑎𝑖𝑟 ℎ𝑢𝑗𝑎𝑛 = 𝑄𝑎ℎ × 𝐴
𝑞𝑥2 = 𝑞𝑎ℎ . cos 𝛼 𝑞𝑥2= 𝑞𝑎ℎ . sin 𝛼
2. Momen akibat air hujan
Keterangan :
Mx = Momen akibat beban air hujan diuraikan pada sumbu x ( kg.m ) My = Momen akibat beban air hujan diuraikan pada sumbu y ( kg.m ) 80% = Faktor reduksi
qx2 = Beban air hujan diuraikan pada sumbu x (kg
⁄m) qy2 = Beban air hujan diuraikan pada sumbu y (kg
⁄m) L = Jarak antar kuda – kuda (m)
6. Kontrol Gording Terhadap Tegangan 1. Kombinasi pembebanan 1
Keterangan :
Mx total = Momen total terhadap sumbu x (m) Mx beban mati = Momen beban mati terhadap sumbu x (m) Mx beban hidup = Momen beban hidup terhadap sumbu x (m)
Keterangan :
My total = Momen total terhadap sumbu y (m) My beban mati = Momen beban mati terhadap sumbu y (m) My beban hidup = Momen beban hidup terhadap sumbu y (m)
Keterangan :
𝜎̅ = Tegangan ijin 𝑘𝑔 𝑐𝑚2
⁄ Mx =1
8 qx2. (L 2⁄ )2 80%
My = 1 8⁄ qy2 . (L2). 80%
Mx total = Mx beban mati + Mx beban hidup
My total = My beban mati + My beban hidup
σ̅ = Mx total wy +
My total wx
𝑀𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Momen total terhadap sumbu x (m) 𝑤𝑦 = Momen tahanan terhadap sumbu y My total = Momen total terhadap sumbu y (m) Wx = Momen tahanan terhadap sumbu x 2. Kombinasi pembebanan 2
Keterangan:
Mx total = Momen total terhadap sumbu x ( m ) Mx beban mati = Momen beban mati terhadap sumbu x ( m ) Mx beban hidup = Momen beban hidup terhadap sumbu x ( m ) Mx beban angin = Momen beban angin terhadap sumbu x ( m )
Keterangan :
My total = Momen total terhadap sumbu y ( m ) My beban mati = Momen beban mati terhadap sumbu y ( m )
My beban hidup = Momen beban hidup terhadap sumbu y ( m ) My beban angin = Momen beban angin terhadap sumbu y ( m )
Keterangan:
𝜎̅ = Tegangan ijin (𝑘𝑔 𝑐𝑚2
⁄ )
𝑀𝑥 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = Momen total terhadap sumbu x (m) 𝑤𝑦 = Momen tahanan terhadap sumbu y My total = Momen total terhadap sumbu y ( m ) Wx = Momen tahanan terhadap sumbu x
Mx total = Mx beban mati + Mx beban hidup + Mx beban angin
My total = My beban mati + My beban hidup + My beban angin
σ̅ = Mx total wy +
My total wx
3. Kombinasi pembebanan 3
Keterangan:
Mx total = Momen total terhadap sumbu x (m) Mx beban mati = Momen beban mati terhadap sumbu x (m) Mx beban hidup = Momen beban hidup terhadap sumbu x (m) Mx beban angin = Momen beban angin terhadap sumbu x (m) Mx beban air hujan = Momen beban air hujan terhadap sumbu x (m)
Keterangan :
My total = Momen total terhadap sumbu y (m) My beban mati = Momen beban mati terhadap sumbu y (m) My beban hidup = Momen beban hidup terhadap sumbu y (m) My beban angin = Momen beban angin terhadap sumbu y ( m )
My beban air hujan = Momen akibat beban air hujan terhadap Sumbu y ( m )
Keterangan :
σ̅ = Tegangan ijin (kg cm2
⁄ )
Mx total = Momen total terhadap sumbu x ( m ) wy = Momen tahanan terhadap sumbu y My total = Momen total terhadap sumbu y ( m ) Wx = Momen tahanan terhadap sumbu x
7. Kontrol Gording Terhadap Lendutan Ketentuan : E = 2,10 × 106 kg cm⁄ 2
Mx tot = Mx beban mati + Mx beban hidup + Mx beban angin + Mx beban air hujan
My = My beban mati + My beban hidup + My beban angin + My beban air hujan
σ̅ = Mx total wy +
My total wx
L = Jarak kuda − kuda ( cm )
Ix = Momen Inersia Terhadap sumbu x( cm4 ) Iy = Momen Inersia Terhadap sumbu y ( cm4 )
Syarat lendutan yang diizinkan untuk balok pada konstruksi kuda-kuda terlindung adalah
𝑓 𝑚𝑎𝑥 ≤ 1 250 × 𝐿 1. Lendutan akibat beban sendiri (beban mati)
Keterangan :
fx1 = lendutan terhadap sumbu x( cm ) fy1 = lendutan terhadap sumbu y( cm ) qx1 = Beban mati terhadap sumbu x (kg) qy1 =Beban mati terhadap sumbu y (kg) L = Jarak kuda-kuda ( cm )
E = Modulus elastisitas (2,10 × 106 kg cm⁄ 2) Iy = Momen Inersia terhadap sumbu y (𝑐𝑚4) Ix =Momen Inersia terhadap sumbu y
2. Lendutan akibat beban berguna (beban hidup )
Keterangan :
fx1 =Lendutan terhadap sumbu x ( cm ) fy1 = Lendutan terhadap sumbu y( cm ) px = Beban hidup terhadap sumbu x (kg) py =Beban hidup terhadap sumbu y (kg) L = Jarak kuda-kuda ( cm )
fy1= 5 . qy1 . L4 384 . E . Ix fx1 =5 . qx1 . (L 2⁄ )4
384 . E . Iy
fx2 =px . (L 2⁄ )3
48 . E . Iy fy2 = px . L3 48 . E . Ix
E = Modulus elastisitas (2,10 × 106 𝑘𝑔 𝑐𝑚⁄ 2) Iy = Momen Inersia terhadap sumbu y (𝑐𝑚4) Ix = Momen Inersia terhadap sumbu x (𝑐𝑚4) 3. Lendutan akibat beban angin
Keterangan :
fx1 = Lendutan terhadap sumbu x ( cm ) fy1 = Lendutan terhadap sumbu y( cm ) wx = Beban angin terhadap sumbu x (kg) wy =Beban angin terhadap sumbu y (kg) L = Jarak kuda-kuda ( cm )
E = Modulus elastisitas (2,10 × 106 𝑘𝑔 𝑐𝑚⁄ 2) Iy = Momen Inersia terhadap sumbu y (𝑐𝑚4) Ix = Momen Inersia terhadap sumbu x (𝑐𝑚4) 4. Lendutan akibat beban air hujan
Keterangan :
fx1 = Lendutan terhadap sumbu x ( cm ) fy1 = Lendutan terhadap sumbu y( cm ) qx2 = Beban air hujan terhadap sumbu x qy2 = Beban air hujan terhadap sumbu y L = Jarak kuda-kuda ( cm )
E = Modulus elastisitas (2,10 × 106 kg cm⁄ 2) Iy = Momen Inersia terhadap sumbu y
Ix =Momen inersia terhadap sumbu x
fy3 = 5 . wy . L4 384 . E . Ix
fy4 = 5 . qy2 . L4 384 . E . Ix fx4 = 5 . qx2 . L4
384 . E . Iy
Jadi, perlendutan total nya adalah
3.4 Perhitungan Dimensi Trackstang Diketahui : jarak kuda – kuda (m) 1. Akibat beban mati
Keterangan :
q = Beban mati (kg)
qx = Beban mati terhadap sumbu x (kg) L = Jarak kuda – kuda (m)
2. Akibat beban hidup
Keterangan :
p = Beban hidup (kg)
px = Beban hidup terhadap sumbu x (kg)
Keterangan :
p = Beban hidup (kg)
px = Beban hidup terhadap sumbu x (kg) q = Beban mati (kg)
Untuk 1 buah trackstang Keterangan :
p = Beban hidup (kg)
fx total = (fx1+ fx2+ fx3+ fx4)
f total = √(fx2+ fy2) ≤ fmax (cm) fx total = (fy1+ fy2+ fy3+ fy4)
q = qx × L
p = px
𝑝 = 𝑞 + 𝑝𝑥
p 1
3. Menghitung Luas Netto
Keterangan :
fn = Luas netto/luasan bersih (cm2)
p = Beban hidup (kg)
σ̅ = 1600 kg cm⁄ 2 4. Menghitung luas bruto
Keterangan :
fbr = Luas bruto (cm2) 1,25 = koefisien
𝑓𝑛 = Luas netto (cm2)
3.5 Menghitung diameter trackstang
Keterangan :
fbr = Luas bruto (cm2)
𝜋 = 3,14
𝑑 = diameter trackstang (mm)
𝜎 = 𝐹𝑛𝑝 ≤ 𝜎 ̅1400 𝑘𝑔 𝑐𝑚⁄ 2
fn =p σ̅
fbr = 1,25 × fn
𝑓𝑏𝑟 = 1
4 × 𝜋 × 𝑑2 𝑑 = √ 𝑓𝑏𝑟 1⁄ × 𝜋4
3.6 Perhitungan Dimensi Ikatan Angin
Gambar 3.2 Ikatan angin
Keterangan : P = Gaya / tetapan angin . Diambil beban angin terbesar N = dicari dengan syarat keseimbangan
∑𝐻 = 0 Nx = p
Ncos . β = p → N = cos βP
Keterangan :
cos 𝛽 = Kemiringan segitiga
𝑥 = Jarak kuda-kuda
𝑦 = Panjang ikatan angin
Keterangan :
x = Jarak kuda-kuda (m)
y = Panjang ikatan angin(m)
Keterangan :
Panjang batas tepi atas (m) Jarak kuda − kuda (m)
cos β = x r
y = √(x)2+ (jarak gording)2
tan β = Panjang batas tepi atas Jarak kuda − kuda
N = P cos β
Keterangan :
N = Gaya normal
p = Beban angin (kg) cos β = Kemiringan segitiga Menghitung p ikatan angin
Keterangan :
N = Gaya normal
Luas kuda kuda = 1
⁄ a × t (m2 2) n − 1 = Jumlah titik simpul atas
Keterangan :
σ̅ = Tegangan ijin (1400 kg cm⁄ 2) p = beban ikatan angin (kg) fn = luas netto (cm2)
fbr = Luas bruto (cm2) 1,25 = koefisien
fn = Luas netto (cm2)
3.7 Menghitung diameter ikatan angin
𝑃 = 𝑁 .𝐿𝑢𝑎𝑠 𝑘𝑢𝑑𝑎 − 𝑘𝑢𝑑𝑎 𝑛 − 1
σ̅ = p
Fn Fn = p σ̅
fbr = 1,25 × fn
𝑓𝑏𝑟 = 1
4 × 𝜋 × 𝑑2 𝑑 = √ 𝑓𝑏𝑟
1⁄ × 𝜋4
Keterangan :
fbr= Luas bruto (cm2) π= 22/7
d= diameter trackstang (mm)
3.8 Menghitung Konstruksi Perletakan
Gaya – gaya berat sendiri bekerja pada titik simpul batang tepi atas berat sendiri itu diakibatkan oleh
1. Beban sendiri penutup atap Diketahui:
1. Penutup atap (genting) = ( kg m⁄ )2 2. Jarak kuda − kuda (l) = ( m ) 3. Jarak gording (a) = ( m ) Keterangan :
PA = Beban akibat Penutup atap (kg)
a = Jarak Gording (m)
l = Jarak kuda-kuda (m)
BPa = Berat Penutup Atap (kg m⁄ )2
2. Berat akibat beban berguna Berat sendiri manusia = 100 kg
3, Berat sendiri gording
Dari tabel baja profil C beratnya = (kg m⁄ )2 PA = a . l. BPa
p = l × Berat sendiri gording
Keterangan :
P = Berat Sendiri Gording (kg)
l = Jarak kuda-kuda (m)
Berat sendiri gording (kg m⁄ )2
4. Berat sendiri kuda-kuda Diketahui :
Panjang kuda-kuda (m)
Jumlah titik simpul tepi atas (n)
Untuk menentukan berat sendiri kuda-kuda dilakukannya dengan cara menaksir terlebih dahulu menggunakan rumus pendekatan
Keterangan :
L = Panjang bentang kuda-kuda (m) l = Jarak antar kuda-kuda (m) gk = Berat sendiri kuda-kuda (kg)
1. Berat sendiri kuda-kuda pada titik simpul
Keterangan :
Gk = Panjang bentang kuda-kuda (kg) L = Jarak antar kuda-kuda (m)
n = Jumlah titik simpul pada batang tepi atas gk = Berat sendiri kuda-kuda (kg)
2. Berat bracing
Keterangan :
Pbr = Berat Bracing (kg) Berat sendiri kuda – kuda (kg)
𝑔𝑘 = (𝐿 − 2)𝑙 𝑠 𝑑⁄ 𝑔𝑘 = (𝐿 + 4) 𝑙
𝐺𝑘 =𝑔𝑘 . 𝐿 𝑛 − 1
Pbr = 25% × Berat sendiri kuda − kuda
3. Total berat pada titik simpul adalah
Keterangan :
Ptotal = Total berat pada titik simpul (kg) Pa = Berat penutup atap (kg)
Pg = Berat sendiri gording (kg) GK = Berat sendiri kuda-kuda (kg) Pbr = Berat bracing (kg)
5. Akibat beban plafon Diketahui :
Beban plafon = (kg) Jarak kuda-kuda (l) = (m) Jarak tepi bawah = ( m ) Keterangan :
P = Berat beban plafon (kg) L = Jarak kuda-kuda (m) Berat plafon = (kg)
b = Panjang batang bawah (m) 6. Berat ikatan angin
Koefisien angin tekan ( c) Koefisien angin hisap ( c’) = -0,4 Beban angin kiri =( kg m⁄ 2 ) ( q1 ) Beban angin kanan =( kg
m2
⁄ ) ( q2 ) 1. Angin kiri
Ptotal = Pa + Pg + Gk + P br
Berat beban plafond (p) = l × berat plafond × b
w′ = c′ . a . l . q1 w = c . a . l . q1
Keterangan :
w = Berat ikatan angin kiri tekan (kg) 𝑤′ = Berat ikatan angin kiri hisap (kg) 𝑐 = Koefisien angin tekan
𝑐′ = Koefisien angin hisap 𝑞1 = Beban angin kiri (kg) 2. Angin kanan
Keterangan :
w = Berat ikatan angin kanan tekan (kg) 𝑤′ = Berat ikatan angin kanan hisap (kg) 𝑐 = Koefisien angin tekan
𝑐′ = Koefisien angin hisap 𝑞2 = Beban angin kanan (kg)
7. Akibat beban air hujan
Keterangan :
L = Jarak kuda-kuda (m) 𝑎 = Jarak gording (m) 𝑞 𝑎𝑖𝑟 ℎ𝑢𝑗𝑎𝑛 = Beban air hujan (kg)
3.9 Menghitung Gaya-Gaya Batang (SAP dan Cremona)
1. Perhitungan Gaya Batang Metode Cremona Menggunakan Software AutoCad
Langkah-langkah untuk menghitung gaya batang rangka kuda-kuda dengan metode Cremona, yaitu :
1. Buka software autocad
2. Gambarkan tipe kuda-kuda yang akan dihitung gaya batangnya.
3. Beri beban pada masing-masing titik kumpul pada rangka batang, sesuai dengan yang telah dihitung pada perhitungan konstruksi perletakan. Baik
w′ = c′ . a . l . q2 w = c . a . l . q2
Beban air hujan = l . a . q air hujan
4. beban mati, beban hidup, beban plafon, beban angin kiri maupun beban angin kanan. Beban dalam satuan kg dibuat skala dalam cm.
5. Kemudian tentukan RVA dan RVB pada masing beban. Untuk beban mati, beban hidup dan beban plafon RVA dan RVB didapat dari hasil penjumlahan semua beban dibagi 2 atau ∈𝑝
2. Sedangkan untuk RVA dan RVB pada beban angin kiri dan beban angin kanan didapat dari hasil penggambaran.
6. Setelah RVA dan RVB didapat, buatlah Cremona dari masing-masing beban.
7. Penggambaran gaya batang dimulai dari titik simpul yang hanya terdapat maksimum dua gaya batang yang belum diketahui.
8. Urutan penggambaran dapat searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam.
Keduanya jangan dikombinasikan.
9. Akhir dari penggambaran gaya batang harus kembali pada titik ,dimana dimulai penggambaran gaya batang.
10. Gambar masing-masing gaya batang sesuai ketentuan pada patokan yang berlaku.
11. Ukuran panjang gaya batang, tarik (+),atau tekan (-).
12. Besarnya gaya yang dicari adalah panjang gaya batang dikalikan skala gaya.
2. Perhitungan Gaya Batang Menggunakan SAP
Langkah-langkah untuk menghitung gaya batang rangka kuda-kuda menggunakan System Appliacation and Product in data processing (SAP), yaitu : 1. Gambar rangka kuda-kuda pada SAP. Klik file, pilih new model, ubah satuan
menjadi kgf,mC, pilih 2D Trusses type prat truss kemudian isi semua data dengan data kuda-kuda yang akan dihitung.
2. Beri nama pada setiap batang rangka kuda-kuda. Klik view, pilih set display option. Kemudian klik edit, pilih change label untuk mengubah nama batang sesuai data rangka kuda-kuda yang dihitung.
3. Masukkan beban pada rangka kuda-kuda. Klik define, pilih load patterns untuk memasukkan nama beban apa asaja yang akan dihitung. Klik assign, pilih joint loads untuk memasukkan beban pada rangka kuda-kuda, cara ini untuk memasukkan beban mati, beban hidup dan plafon saja. Untuk memasukkan beban angina kiri dan angina kanan caranya berbeda, yaitu klik assign pilih frame load kemudian pilih point. Sebelum melakukan cara di atas, terlebih dulu
4. klik bagian titik kumpul bagian rangka kuda-kuda yang akan diberi beban, hal ini berlaku untuk memasukkan beban mati, beban hidup dan beban plafon.
Sedangkan untuk beban angina kiri dan beban angina kanan yang di klik adalah bagian frame (batang) nya.
5. Gaya batang rangka kuda-kuda dapat dihitung. Ctrl A pada rangka kuda-kuda yang telah diberi beban, klik assign, pilih frame kemudian pilih release/partial fixity. Setelah itu klik Analyze, pilih set analysis option, pilih xz plan. Kemudian Run analysis.
6. Lihat gaya-gaya batang hasil perhitungan. Klik display, pilih show tabel untuk melihat tabel perhitungan. Pilih show forces/stresses, kemudian pilih joint untuk me;ihat RVA dan RVB, atau pilih frames/cable untuk melihat gaya-gaya batang pada gambar.
3.10 Menghitung Dimensionering Batang
Daftar gaya batang maksimum untuk tiap batang:
1. Batang-batang Atas (A) = (kg) (Tekan) 2. Batang-batang Bawah (B) = (kg) (Tarik) 3. Batang-batang Diagonal (D)= (kg) (Tarik) 1. Dimensionering Batang Atas ( Batang Tekan ) Diketahui:
Gaya batang maksimum = (ton) Panjang batang ( Lk) = (m) Tegangan izin (𝜎̅) = 1400 𝑘𝑔
𝑐𝑚2
⁄ Digunakan profil rangkap baja siku sama kaki
Gambar 3.3 Profil rangkap baja siku sama kaki
Keterangan :
p = Beban terbesar batang A (kg) LK = Panjang batang terbesar (m) I min = Inersia minimum
Batang A merupakan batang tekan, dipakai profil rangkap batang siku sama kaki
Keterangan :
I = Inersia minimum
Dari tabel profil baja, diambil ⫨ In = ( cm4 )
Ix = Iy = (cm4) ix = iy = (cm4) F = (cm2) e = (cm)
1. Kontrol Terhadap sumbu bahan
Cari 𝜔 di tabel 𝐼𝑚𝑖𝑛 = 1,69 𝑥 𝑝 𝑥 𝐿𝐾2
I 2
λ = LK ix
Keterangan :
λ = Kelangsingan
σ = Tegangan tekuk (kg cm2
⁄ ) ωp = Faktor tekuk p
Fbr = Luas bruto
2. Terhadap sumbu bahan (y) Dipasang pelat kopling
Keterangan :
LK = Panjang batang atas (cm) n = Jumlah pelat simpul
Keterangan :
l = Panjang batang atas (cm) t = tebal pelat kopling (cm)
Syarat pemasangan kopling σ = ωp
Fbr
σ = ( kg cm⁄ 2) ≤ σ̅ = 1400 kg cm⁄ 2
L = Lk n − 1
Etot = l + 1 2⁄ × t
Iy tot = 2 ( Iy + (Fx) × e tot2)
iy = √ Iy
F tot λ = Lk iy
L ≤ 1 2⁄ × λx (ωy × p F × σ̅ )
Keterangan :
L = Panjang plat kopling (cm) λ = kelangsingan
ωy = factor tekuk
p = Beban terbesar batang A σ̅ = Tegangan ijin (1400 kg cm⁄ 2)
2. Dimensionering Batang Bawah (Batang tarik) Diketahui :
Gaya batang maksimum = (kg) Panjang batang maks = (m) / ( cm ) Tegangan ijin (𝜎̅) = 1400 𝑘𝑔
𝑐𝑚2
⁄
Keterangan : Fn = Luas netto Fbr = Luas bruto
Didapat dari tabel profil baja In = ( cm4)
Ix = Iy = (cm4) ix = iy = (cm4) F = (cm2) e = (cm) Iε = (cm4)
3.11 Perhitungan Sambungan
Sambungan dihitung per titik simpul, lat sambung yang digunakan adalah Las/
Baut/ Paku keling
1. Data dari tabel profil baja
b = (mm ) / (cm) σ̅ = 1400 kg cm⁄ 2 σ = p
Fn ≤ σ̅ = 1400 kg cm2
⁄ → Fn = P τ̅
Fbr = Fn + (20% Fn)
d = ( mm ) / ( cm ) σ = 0,6 × σ̅
e = ( cm ) σ = 0,6 × 1400 = 840 kg cm⁄ 2 a = 0,707 x d
2. Perhitungan Sambungan Las
Jika las dipasang dari 2 muka, karena dipasang pada dua muka maka p:
Keterangan :
P = Beban terbesar dari tiap batang (kg) 2 = Faktor pembagi, berdasarkan muka las Menghitung P1
Keterangan :
P = Beban hasil bagi beban terbesar (kg)
e = Jarak titik berat (cm)
b = Panjang siku (mm)
Menghitung P2
Keterangan :
P = Beban hasil bagi beban terbesar (kg)
P1 = (kg)
P2 = (kg)
Menghitung Gaya geser
p 2
∑𝑴𝒃 = 𝟎
𝑃1 =𝑃 × 𝑒 𝑏
Pl × b + P × e = 0
𝑃2 = 𝑃 − 𝑃1 𝑃1 + 𝑃2 − 𝑃 = 0
∑𝑯 = 𝟎
𝝈̅ = 𝑷𝒍
𝑭𝒈𝒔𝟏 = 𝝈 = 𝟖𝟒𝟎 𝒌𝒈/𝒄𝒎𝟐 𝐹𝑔𝑠1 = 𝑃1
𝜎
Keterangan :
Fgs1 = Gaya geser (𝑐𝑚2)
P1 = (kg)
σ = 840 kg/cm2
Menghitung Panjang netto
Keterangan :
Fgs1 = Gaya geser (𝑐𝑚2)
Ln1 = Panjang netto (cm)
𝑎 = 0,707 x d
Keterangan :
L1br = Gaya geser (𝑐𝑚)
Ln1 = Panjang netto
𝑎 = 0,707 x d
𝐹𝑔𝑠1 = 𝑙𝑛1× 𝑎 → 𝑙𝑛1 = 𝐹𝑔𝑠1 𝑎
𝑙1𝑏𝑟 = 𝑙𝑛1+ 3 × 𝑎
38 BAB IV
PERHITUNGAN KOSNTRUKSI ATAP BAJA
4.1 Data Awal
Gambar 4.1 Konstruksi Atap Baja Tipe C
Tipe konstruksi : C
Beban Penutup Atap (genting) : 50 kg/m2
Jarak kuda - kuda : 4,35 m
Bentang kuda – kuda : 12,50 m
Kemiringan atap : 33,5°
Beban Angin Kiri : 45 kg/m2
Beban Angin Kanan : 55 kg/m2 Beban Plafon (GRC) : 6,8 kg
Beban Berguna : 100 kg
Alat Sambung : Las
Perletakan Kiri : Sendi
Perletakan Kanan : Rol
4.2 Perhitungan Panjang Batang 1. Menghitung panjang batang bawah
𝐵 = 𝐿
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ ∆ 𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 = 12,5
9 = 1,39 𝑚 B=B1=B2=B3=B4=B5=B6=B7=B8=B9=B10=B11=B12
2. Menghitung Tinggi Kuda-Kuda
Gambar 4.2 Tinggi Kuda-Kuda 𝐻 = tan 𝛼 . 1 2⁄ 𝐿
= tan 33,5 . 1 2 ⁄ 6,25 = 4,14 𝑚
3. Menghitung Batang Atas Cos ɵ= 𝐵
𝐴5 A5= 𝐵
𝐶𝑜𝑠 33,5 = 1,39
cos 33,5
A5= 1,67 m
Gambar 4.3 Potongan Atap
Maka A1=A10= 1
2 A= 1
2. 1,67= 0,83 m 4, Menghitung Batang Diagonal
Tan ɵ= 𝑉11
2𝐵 D1= √(0,46)2+ (12. 1,39)² V1= Tan 33,5. 0,69 D1= √0,69
V1= V9= 0,46 m D1= D16= 0,83 m
Gambar 4.4 Potongan Atap
A5=A2=A3=A4=A6=A7=A8=A9
D1 V1
1 2 𝐵1
A5
B A5
Tan ɵ= 1𝑉2
2𝐵+𝐵 D2= √(1,38)2+ (0,69)² V2= Tan 33,5. 2,08 D2= √2,38
V1= V2=V8= 1,38 m D2=D3=D15=D14= 1,54 m
Gambar 4.5 Potongan Atap
Tan ɵ= 1 𝑉3
2𝐵+2𝐵 D4= √(2,3)2+ (0,69)² V3= Tan 33,5. 2,08 D4= √5,77
V3=V7= 1,38 m D4= D5=D12=D13= 2,40 m
Gambar 4.6 Potongan Atap
Tan ɵ= 1 𝑉4
2𝐵+3𝐵 D6= √(3,22)2+ (0,69)² V4= Tan 33,5. 4,86 D6= √10,84
V4=V6= 3,22 m D6= D7=D10=D11= 3,29 m
Gambar 4.7 Potongan Atap
Tan ɵ= 1 𝑉5
2𝐵+4𝐵 D8= √(4,14)2+ (0,69)² V5= Tan 33,5. 4,86 D8= √17,61
V5= 4,14 m D8= D9= 4,2 m
Gambar 4.8 Potongan Atap V2
D2
½ B2
V3 D4
½ B3
1/2 B4 D6 V4
V5
½ B5 D8
½ B4
Tabel 4.1
Resume Dimensi Panjang Batang Batang Batang a
(m)
Batang b (m)
Batang d (m)
1 0,83 1,39 0,83
2 1,67 1,39 1,54
3 1,67 1,39 1,54
4 1,67 1,39 2,4
5 1,67 1,39 2,4
6 1,67 1,39 3,29
7 1,67 1,39 3,29
8 1,67 1,39 4,2
9 1,67 1,39 4,2
10 0,83 - 3.29
11 - - 3,29
12 - - 2,4
13 - - 2,4
14 - - 1,54
15 - - 1,54
16 - - 0,83
4.3 Perhitungan Dimensi Gording
Gambar 4.9 Dimensi Gording
Diketahui: 1. Jarak kuda – kuda = 4,35 m 2. Kemiringan atap = 33,5°
3. Berat sendiri penutup atap (genting) = 50 kg/m2
4. Jarak Gording = 1,67 m
5. Memakan Trackstang = 1 buah Dicoba baja kanal 12, dari tabel didapat:
Iy= 3,64 cm⁴ Iy= 43,2 cm⁴ Wx= 60,7 cm³ Wy= 11,1 cm³ Berat gording= 13,4 kg/m
1. Menghitung beban mati
Berat gording = 13,4 kg/m
Berat atap = berat genting x jarak gording = 50 x 1,67= 83,5 kg/m q total = q1 + q2
= 13,4 kg/m + 83,5kg/m= 96,9 kg/m qx1 = q total x sin α
= 96,9 kg/m x sin 33,50
= 53,48 kg/m qy1 = q total x cos α
= 96,9 kg/m x cos 33,50
= 80,80 kg/m
Mx1 = 80 % ( 1/8 . qx1 . (l/2)2
= 80 % ( 1/8 . 53,48 Kg/m. (4,35 m/2)2
= 25,30 Kgm
My1 = 80 % ( 1/8 . qy1 . (l)2
= 80 % (1/8. 80,80 Kg/m. (4,35 m)2
= 152,89 Kgm 2. Beban hidup
P = 100 kg dan α = 350 Px = P . sin α
= 100 kg . sin 33,50= 55,19 Kg
Py = P . cos α = 100 kg . sin 33,5O= 55,19 Kg
Momen yang terjadi akibat beban hidup setelah direduksi 80 % : Mx2 = 80 % (1/4 . Px . l/2 )
= 80 % ( ¼ . kg . 55,19. 4,35 m/2 )= 24 Kgm My2 = 80 % ( ¼ Py . l )
= 80 % ( ¼ . kg. 83,39. 4,35 m ) = 72,55 Kgm
3. Menghitung beban angin
α<65º, koefisien angin tekan: C= (0,02α)-0,4
C= (0,02. 33,5)-0,4= 0,27 Koefisien angin hisap: C’= -0,4
a. Beban angin kiri
Tekan ( W) = C x Bki x jarak gording = 0,27 x 45 x 1,67 = 20,29 Kg/m Hisap (W’) = C’ x Bki x jarak gording = -0,4 x 45 x 1,67 = -30,06 Kg/m b. Beban angin kanan
Tekan (W) = C x Bka x Jarak gording = 0,3 x 55 x 1,67 = 24,80 Kg/m Hisap (W’) = C’ x Bka x jarak gording
= -0,4 x 55 x 1,67 = -36,74 Kg/m
Dalam perhitungan diambil harga W tekan terbesar,maka Wmaks= 24,80 Kg/m
Wx= 0 Wy= 24,80 kg/m
Mx3= 0 My3= 0,8. 1/8 Wx. (l)²
= 0,8. 1/8 2380. 4,35² = 46, 93 kgm
4. Menghitung beban air hujan Beban Air Hujan (Ph)= 40 Kg Q Air Hujan= Ph – (0,8 . α )
Qah = 40 – (0,8 . 33,5 )= 13,2 Kg/m² q air hujan = Qah x a
= 13,2 kg/m2 x 1,67 m= 22,04 Kg/m qx4 = qah x sin α
= 22,04 kg/m x sin 33,50= 12,16Kg/m
qy4 = qah x cos α =22,04 kg/m x cos 33,50 = 18,38 Kg/m Momen Akibat Beban Air Hujan
Mx4 = 1/8 . qx2 . (l/2)2 . 80%
= 1/8 .12,16. (4,35)2 . 80% = 5,75 Kg/m My4 = 1/8 . qy2 . (l)2 . 80%
= 1/8 . 18,38. (4,35)2 80% = 34,78 kg/m
Tabel 4.2
Resume Pembebanan Rangka Kuda-kuda Q, P dan M Beban Mati Beban Hidup Beban
Angin
Beban Air Hujan
P - 100 Kg - -
qx, w max 96,9 Kg/m - 24,80 Kg/m 22,04 kg/m qx, px, wx 53,48 Kg/m 55,19 Kg 0 12,16 Kg/m qy, py, wy 80,80 Kg/m 83,39 Kg/m 24,80 Kg/m 18,38 Kg/m
Mx 25,30 Kg/m 24 Kg/m 0 5,75 Kg/m
My 152,89 Kg/m 72,55Kg/m 46,93 Kg/m 34,78 Kg/m 5. Kontrol gording terhadap tegangan
Wx= 60,7 cm³ Wy= 11,1 cm³ 𝜎̅= 1600 kg/cm² a. Kombinasi pembebanan 1
Mx= Mx1 + Mx2
= 25,30 + 24= 49,3 kgm= 4930 kgcm My= My1 + My2
= 152,89 + 72,55= 225,44 kgm= 22544 kgcm
𝑀𝑡𝑜𝑡
𝑊 = 𝑊𝑦𝑀𝑥+ 𝑊𝑥𝑀𝑦 = 4930
11,1+ 2254460,7 = 444,14+371,4=815,54 kg/cm² σ= 815, 54 kg/cm² ≤ 𝜎̅= 1600 kg/cm² ...OK b. Kombinasi pembebanan 2
Mx= Mx1 + Mx2 + Mx3
= 25,30 + 24 + 0= 49,3 kgm= 4930 kgcm
My= My1 + My2 + My3
= 152,89 + 72,55 + 46,93= 272,37 kgm= 27237 kgcm
𝑀𝑡𝑜𝑡
𝑊 = 𝑊𝑦𝑀𝑥+ 𝑊𝑥𝑀𝑦 = 4930
11,1 + 2723760,7 = 444,14 + 448,71= 892,85 kg/cm²
σ= 892,85 kg/cm² ≤ 𝜎̅= 1600 kg/cm² ...OK
c. Kombinasi pembebanan 3 Mx= Mx1 + Mx2 + Mx3 + Mx4
= 25,30 + 24 + 0 + 5,75= 55,05 kgm= 5505 kgcm My= My1 + My2 + My3 + My4
= 152,89 + 72,55 + 46,93 + 34,78= 307,15 kgm= 30715 kgcm
𝑀𝑡𝑜𝑡
𝑊 = 𝑊𝑦𝑀𝑥+ 𝑊𝑥𝑀𝑦 = 5505
11,1 + 3071560,7 = 495,94 + 506,01= 1001,95 kg/cm² σ= 1001,95 kg/cm² ≤ 𝜎̅= 1600 kg/cm² ...OK
6. Kontrol terhadap lendutan
Syarat lendutan yang diizinkan akibat beban sendiri dan muatan hidup adalah:
𝐹̅ = 2501 𝑙 = 1
250 . 435 = 1,72 cm a. lendutan akibat beban mati
fx1= 5.𝑞𝑥.(
𝑙 2)⁴
384 EIy = 5. 53,48.( 435 2 )⁴
384.2,1.106.43,2 = 0,17 cm fy1= 5.𝑞𝑦.(
𝑙 2)⁴
384 EIx = 5. 80,80.( 435 2 )⁴
384.2,1.106.364 = 0.49 cm b. lendutan akibat beban hidup
fx2= 𝑃𝑥.(
𝑙 2)³
48 EIy = 55,19 .(
435 2 )⁴
48.2,1.106.364 = 0,13 cm fy2= 𝑃𝑥.(
𝑙 2)³
48 EIy = 83,39 .(
435 2 )⁴
48.2,1.106.364 = 0,19 cm c. lendutan akibat beban angin
fx3= 0 cm fy3= 5.𝑊𝑥.(
𝑙 2)⁴
384 EIx = 5. 24,80. 10−2. ( 435 2 )⁴
384. 2,1.106. 364 = 0,15 cm
d. lendutan akibat beban air hujan fx4= 5.𝑞𝑥.(
𝑙 2)⁴
384 EIy = 5. 12,16. 10−2 .( 435 2 )⁴
384.2,1.106.43,2 = 0,04 cm fy1= 5.𝑞𝑦.(
𝑙 2)⁴
384 EIx = 5. 18,38. 10−2.( 435 2 )⁴
384.2,1.106.364 = 0,11 cm
fx= fx1 + fx2 + fx3 + f4= 0,17+0,13+0+0,04= 0,34 cm fy= fy1 + fy2 + fy3 + fy4= 0,49+0,19+0,15+0,11= 0,94 cm
F= √𝑓𝑥2+ 𝑓𝑦²= √0,342+ 0,94²= 0,999= 1 cm
F= 1 cm ≤ 𝐹̅= 1,75 cm...OK 4.4 Perhitungan Dimensi Trekstang
Diketahui: jarak kuda-kuda= 4,35 m Jumlah trekstang= 1 buah Q= 96,9 kg/m
P= 100 kg 1. Beban mati
Qx= q sin 33,5= 96,9 sin 33,5= 53,48 kg/m Q= Qx . L
= 53,48 . 4,35= 232,64 kg 2. Beban hidup
P= Px= 100 sin 33,5= 55,19 kg
Karena batang tarik dipasang 1 buah trekstang maka per batang tarik adalah:
Pts= 𝑄
1+ 𝑃= 232,64
1 + 55,19 = 287,83 kg σ = 𝑃𝑡𝑠𝐹𝑛 ≤ 𝜎̅= 1600 kg/cm²
Fn= 𝑃𝑡𝑠
𝜎 = 287,83
1600 = 0,180 cm² Fbr= Fn
Fbr= 0,180 cm² maka Fbr= 1
4πd² 0,180= 1
4. 22/7. d²
d²= 0,23= √0,23 d= 0,48 cm= 4,8 mm
Dengan demikian diperoleh diameter sebesar 4,8 mm, maka sesuai tabel ukuran besi ulir dan polos diambil diameter sebesar 6 mm.
Tabel 4.3
Ukuran Besi Ulir dan Polos Ukuran (mm) Berat (kg)
6 0,222
8 0,395
9 0,500
10 0,617
12 0.888
13 1,040
16 1,578
19 2,223
4.5 Perhitungan Dimensi Ikatan Angin
Gambar 4.10 Ikatan Angin Diketahui:
Beban angin maksimum= 55 kg/m² Bentang kuda-kuda (L)= 12.5 m Tinggi kuda-kuda= 4,14 m Jumlah titik simpul atas= 11
Panjang miring kuda-kuda= 7,51 m
