STRUKTUR BAJA I MAKALAH PERENCANAAN KONSTRUKSI KUDA – KUDA BAJA
DOSEN PEMBIMBING : ZAINURI, S.T., M.T
DISUSUN OLEH : BEBY SARIANTI SUMBARI NIM : 11.222.01.074
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LANCANG KUNING PEKANBARU TAHUN AKADEMIS 2015/2016
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Baja merupakan salah satu bahan bangunan yang unsur utamanya terdiri dari besi. Baja ditemukan ketika dilakukan penempaan dan pemanasan yang menyebabkan tercampurnya besi dengan bahan karbon pada proses pembakaran, sehingga membentuk baja yang mempunyai kekuatan yang lebih besar dari pada besi. Bila dibandingkan dengan bahan konstruksi lainnya, baja lebih banyak memiliki keunggulan-keunggulany yang tidak terdapat pada bahan-bahan konstruksi lain. Disamping kekuatannya yang besar untuk menahan kekuatan tarik dan kekuatan tekan tanpa membutuhkan banyak volume, baja juga mempunyai sifat-sifat lain yang menguntungkan sehingga menjadikannya sebagai salah satu material yang umum dipakai.Sifat-sifat baja antara lain : 1.
Kekuatan tinggi
Kekuatan baja bisa dinyatakan dengan kekuatan tegangan leleh fy atau kekuatan tarik fu. Mengingat baja mempunyai kekuatan volume lebih tinggi dibanding dengan bahan lain, hal ini memungkinkan perencanaan sebuah konstruksi baja bisa mempunyai beban mati yang lebih kecil untuk bentang yang lebih panjang, sehingga struktur lebih ringan dan efektif. 2.
Kemudahan pemasangan
Komponen-komponen baja biasanya mempunyai bentuk standar serta mudah diperoleh dimana saja, sehingga satu-satunya kegiatan yang dilakukan dilapangan adalah pemasangan bagian-bagian yang telah disiapkan. 3.
Keseragaman
Baja dibuat dalam kondisi yang sudah diatur (fabrikasi) sehingga mutunya seragam.
Struktur Baja I
1
4.
Daktilitas ( keliatan )
Daktilitas adalah sifat dari baja yang dapat mengalami deformasi yang besar dibawah pengaruh tegangan tarik tanpa hancur atau putus. Daktilitas mampu mencegah robohnya bangunan secara tiba-tiba. Terlepas dari semua kekurangan dan kelebihannya, baja struktur sangat cocok digunakan pada elemen – elemen truss, seperti kuda – kuda atap, menara antena, maupun struktur jembatan truss. Dalam tugas Baja I ini akan dibahas perhitungan struktur truss baja yang didasarkan pada peraturan baja.
1.2. Rumusan Masalah Dari rangkaian latar belakang dapat di rumuskan dalam perencanaan mendesain kuda-kuda rangka baja yaitu : 1.
Bagaimana merencanakan dimensi gording dan dimensi kuda-kuda sehingga mampu menahan beban yang direncanakan.
2.
Bagaimana menganalisis gaya-gaya yang terjadi pada sebuah kuda-kuda sehingga kuda-kuda mampu menahan beban dengan dimensi gording dan dimensi kuda-kuda yang sudah direncanakan.
3.
Bagaimana merencanakan sambungan menggunakan las dan baut.
1.3. Tujuan dan Manfaat 1.3.1. 1.
Tujuan Perencanaan Agar dapat merencanakan dimensi gording dan kuda-kuda sesuai dengan peraturan yang sudah di tentukan.
2.
Agar dapat menganalisis gaya-gaya yang bekerja sesuai dengan peraturan yang ada baik SNI maupun PPPBI.
3.
Agar kita mengetahui bagaimana perhitungan jika menggunakan sambungan las maupun sambungan baut.
1.3.2.
Manfaat Perencanaan Manfaat yang diambil pada perencanaan ini adalah diharapkan dapat menambah pengetahuan dibidang perencanaan struktur khusunya dalam perencanaan struktur atap.Serta diharapkan menjadi referensi para praktisi dalam pemakaian jenis struktur rangka atap baja.
Struktur Baja I
2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Material Baja Material baja unggul jika ditinjau dari segi kekuatan, kekakuan dan daktilitasnya.Jadi tidak mengherankan jika di setiap proyek-proyek konstruksi bangunan (jembatan atau gedung) maka baja selalu ditemukan, meskipun tentu saja volumenya tidak harus mendominasi.
2.1.1.
Sifat bahan baja Material baja unggul jika ditinjau dari segi kekuatan, kekakuan dan
daktilitasnya.Jadi tidak mengherankan jika di setiap proyek-proyek konstruksi bangunan (jembatan atau gedung) maka baja selalu ditemukan, meskipun tentu saja volumenya tidak harus mendominasi. Tinjauan dari segi kekuatan, kekakuan dan daktilitas sangat cocok dipakai mengevaluasi struktur yang diberi pembebanan. Tetapi perlu diingat bahwa selain kondisi tadi akan ada pengaruh lingkungan yang mempengaruhi kelangsungan hidup struktur bangunannya. Jadi pada suatu kondisi tertentu, suatu bangunan bahkan dapat mengalami kerusakan meskipun tanpa diberikan beban sekalipun (belum berfungsi).Jadi ketahanan bahan material konstruksi terhadap lingkungan sekitarnya adalah penting untuk diketahui agar dapat diantisipasi baik. Baja merupakan bahan campuran besi (fe), 1.7% zat arang karbon (C), 1.65% mangan (Mn), 0.6% silicon (Si), 0.6% tembaga (Cu). Baja di hasilkan dengan menghluskan biji besi dan logam besi tua bersam adengan bahan-bahan tambahan pencampur yang sesuai, dalam tunggku bertemperatur tinggi untuk menghasilkan massa-massa besi yang besar, selanjutnya dibersihkan untuk menghilangkan kelebihan zat arang dan kotoran lainnya.Berdasarkan persentase zat arang yang dikandung, baja dapat dikategorikan sebagai berikut: 1)
Baja dengan persentase zat arang rendah (low carbon steel) yakni lebih kecil dari 0.15%
Struktur Baja I
3
2)
Baja dengan persentase zat arang ringan (mild carbon steel) yakni 0.15% 0.29%
3)
Baja dengan persentase zat arang sedang (medium carbon steel) yakni 0.3% - 0.59%
4)
Baja dengan persentase zat arang tinggi (high carbon steel) yahni 0.6% 1.7%. Baja untuk bahan struktur termasuk kedalam baja dengan persentase zat
arang (mild carbon steel), semakin tinggi kadar zat arang yang terkandung didalmnya, maka semakin tinggi nilai tegangan lelehnya. Sifat-sifat bahan struktur yang paling penting dari baja adalah sebagai berikut: 1)
Modulus elastisitas (E) berkisar antara 193000 Mpa sampai 207000 Mpa. Nilai untuk desain lazimnya diambil 210000 Mpa.
2)
Modulus geser (G) dihitung berdasarkan persamaan: G = E/2 (1+μ) w Dimanaa: μ = Angka perbandingan poisson Dengan mengambil μ = 0.30 dan E = 210000 Mpa, akan memberikan G = 81000 Mpa.
3)
Koefisien ekspansi (α),diperhitungkan sebesar : α = 11,25 × 106 per oC
4)
Berat jenis baja (γ), diambil sebesar 7.85 t/m3.
2.1.2. Jenis baja Menurut SNI 2002, baja struktur dapat dibedakan berdasrkan kekuatannya menjadi beberapa jenis, yaitu BJ 34, BJ 37, BJ 41, BJ 50 dan BJ 55. Besarnya tegangan leleh (fy) dan tegangan ultimate (fu) berbagai jenis baja struktur sesuai dengan SNI 2002, disajikan dalam table dibawah ini :
Tabel 2.1 Kuat tarik batas dan tegangan leleh Jenis Baja Kuat Tarik Batas (fu)MPa BJ 34 340 BJ 37 370 BJ 41 410 BJ 50 500 BJ 55 550 Sumber : SNI 2002 Struktur Baja I
Tegangan Leleh (fy)MPa 210 240 250 290 410
4
2.1.3. Profil baja Terdapat banyak jenis bentuk profil baja struktural yang tersedia di pasaran.Semua bentuk profil tersebut mempunyai kelebihan dan kelemahan tersendiri. Beberapa jenis profil baja menurut ASTM bagian I diantaranya adalah profil IWF, O,C, profil siku (L), tiang tumpu (HP) dan profil T structural.
Gambar 2.1 Profil Baja
Profil IWF terutama digunakan sebagai elemen struktur balok dan kolom. Semakin tinggi profil ini, maka semakin ekonomis untuk banyak aplikasi profil M mempunyai penampang melintang yang pada dasarnya sama dengan profil W, dan juga memiliki aplikasi yang sama. Profil S adalah balok standard Amerika.Profil ini memiliki bidang flens yang miring, dan web yang relatif lebih tebal.Profil ini jarang di gunakan dalam konstruksi, tetapi masih digunakan terutama untuk beban terpusat yang sangat besar pada bagian flens. Profil HP adalah profil jenis penumpu (bearing type shape) yang mempunyai karakteristik penampang agak bujur sangkar dengan flens dan web yang hampir sama tebalnya. Biasanya digunakan sebagai fondasi tiang pancang.Bisa juga digunakan sebagai balok dan kolom, tetapi umumnya kurang efisien. Struktur Baja I
5
Profil C atau kanal mempunyai karakteristik flens pendek, yang mempunyai kemiringan permukaan dalam sekitar 1:6. Biasnya diaplikasikan sebagai penampang tersusun, bracing tie, ataupun elemen dari bukaan rangka. Profil siku atau profil L adalah profil ayang sangat cocok untuk digunakan sebagai bracing dan batang tarik.Profil ini biasanya digunakan secara gabungan, yang lebih di kenal sebagai profil siku ganda.Profil ini sangat baik untuk digunakan pada struktur truss.
2.2. Acuan dan Persyaratan-Persyaratan Terjadinya Tujuan perencanaan struktur adalah untuk menghasilkan suatu struktur yang stabil, cukup kuat, mampu-layan, awet, dan memenuhi tujuan-tujuan lainnya seperti ekonomi dan kemudahan pelaksanaan. Suatu struktur disebut stabil bila ia tidak mudah terguling, miring, atau tergeser, selama umur bangunan yang direncanakan.Suatu struktur disebut cukup kuat dan mampu-layan bila kemungkinan kegagalanstruktur dan kehilangan kemampuan layan selama masa hidup yang direncanakan adalah kecil dan dalam batas yang dapat diterima.Suatu struktur disebut awet bila struktur tersebut dapat menerima keausan dan kerusakan yang diharapkan terjadi selama umur bangunan yang direncanakan tanpa pemeliharaan yang berlebihan.
2.2.1. Beban-Benan dan Aksi Lainnya. Perhitungan Muatan Didasarkan Pada Peraturan Perencanaan Bangunan Baja (PPBBI), SKBI 1987 dan Peraturan Pembebanan Indonesia (PPI-1983). Perencanaan suatu struktur untuk keadaan-keadaan stabil batas, kekuatan batas, dan kemampuan-layan batas harus memperhitungkan pengaruh-pengaruh dari aksi sebagai akibat dari beban-beban berikut ini: 1)
beban hidup dan mati seperti disyaratkan pada SNI 03-1727-1989 atau penggantinya
2)
untuk perencanaan keran (alat pengangkat), semua beban yangrelevan yang disyaratkan pada SNI 03-1727-1989, ataupenggantinya.
Struktur Baja I
6
3)
untuk perencanaan pelataran tetap, lorong pejalan kaki, tangga, semua beban yang relevan yang disyaratkan pada SNI 03-1727- 1989, atau penggantinya.
4)
untuk perencanaan lift, semua beban yang relevan yang disyaratkan pada SNI 03-1727-1989, atau penggantinya.
5)
pembebanan gempa sesuai dengan SNI 03-1726-1989, atau penggantinya.
6)
beban-beban khusus lainnya, sesuai dengan kebutuhan. Berdasarkan beban-beban tersebut di atas maka struktur baja harus mampu
memikul semua kombinasi pembebanan di bawah ini: 1,4D
(6.2-1)
1,2D + 1,6L + 0,5 (La atau H)
(6.2-2)
1,2D + 1,6 (La atau H) + (γ L L atau 0,8W)
(6.2-3)
1,2D + 1,3W + γ L L + 0,5 (La atau H)
(6.2-4)
1,2D ± 1,0E + γ L L
(6.2-5)
0,9D ± (1,3W atau 1,0E)
(6.2-6)
Keterangan: D adalah beban mati yang diakibatkan oleh berat konstruksi permanen, termasuk dinding, lantai, atap, plafon, partisi tetap, tangga, dan peralatan layan tetap. L adalah beban hidup yang ditimbulkan oleh penggunaan gedung, termasuk kejut, tetapi tidak termasuk beban lingkungan seperti angin, hujan, dan lain-lain. La adalah beban hidup di atap yang ditimbulkan selama perawatan oleh pekerja, peralatan, dan material, atau selama penggunaan biasa oleh orang dan benda bergerak H adalah beban hujan, tidak termasuk yang diakibatkan genangan air W adalah beban angin. E adalah beban gempa, yang ditentukan menurut SNI 03–1726–1989, atau penggantinya Dengan : γL = 0,5 bila L< 5 kPa, dan γ L = 1 bila L≥ 5 kPa. Pengecualian: Faktor beban untuk L di dalam kombinasi pembebananpada persamaan 6.2-3, 6.2-4, dan 6.2-5 harus sama dengan 1,0 untukgarasi parkir,
Struktur Baja I
7
daerah yang digunakan untuk pertemuan umum, dansemua daerah di mana beban hidup lebih besar daripada 5 kPa.
2.2.2. Penempatan beban 1.
Berat Sendiri Konstrksi Kuda-Kuda Muatan ini dianggap bekerja pada tiap-tiap titik buhul (bagian atas dan bawah).
2.
Berat akibat penutup atap dan gording Dianggap bekerja pada titik buhl bagian atas
3.
Berat plafond + penggantung Dianggap bekerja pada titik buhul bagian bawah
4.
Beban Hidup a) Beban terpusat berasal dari seprng pekerja dengan peralatan sebesar minimum 100 kg b) Beban air hjan sebesar (40 –(0,8 x ά)) kg/m
5.
Beban Angin Angin tekan dan hisap yang terjadi dianggap bekerja tegak lurus bidang atap
pada tiap titik buhul bagian atassehingga komponen angin hanya bekerja pada arah sumbu y saja dan komponen angin dalam arah sumbu x = 0untuk konstruksi gedung tertutup, dimana < 65°, maka :
2.2.3. Ketentuan Alat Sambung Alat sambung yang digunakan adalah baut, dimana penentuan dimensi baut di sesuaikan dengan ukuran danjenis profil baja dengan menggunakan rumus pada PPBBI 1983.
2.3. Batang tarik Batang tarik didefinisikan sebagai batang-batang dari struktur yang dapat menahan pembebanan tarik yang bekerja searah dengan sumbunya.Batang tarik umumnya terdapat pada struktur baja sebagai batang pada elemen struktur penggantung, rangka batang (jembatan, atap dan menara).Selain itu, batang tarik
Struktur Baja I
8
sering berupa batang sekunder seperti batang untuk pengaku sistem lantai rangka batang atau untuk penumpu antara sistem dinding berusuk (bracing). Batang tarik dapat berbentuk profil tunggal ataupun variasi bentuk dari susunan profil tunggal. Bentuk penampang yang digunakan antara lain bulat, plat strip, plat persegi, baja siku dan siku ganda, kanal dan kanal ganda, profil WF, H, I, ataupun boks dari susunan profil tunggal. Secara umum pemakaian profil tunggal akan lebih ekonomis, namun penampang tersusun diperlukan bila: 1)
Kapasitas tarik profil tunggal tidak memenuhi
2)
Kekakuan profil tunggal tidak memadai karena kelangsingannya
3)
Pengaruh gabungan dari lenturan dan tarikan membutuhkan kekakuanlateral yang lebih besar
4)
Detail sambungan memerlukan penampang tertentu Faktor estetika.
2.3.1. Kekakuan Batang Tarik Kekakuan batang tarik diperlukan untuk menjaga agar batang tidak terlalu fleksibel. Batang tarik yang terlalu panjang akan memiliki lendutan yang sangat besar akibat oleh berat batang itu sendiri. Batang akan bergetar jika menahan gaya-gaya angin pada rangka terbuka atau saat batang harus menahan alat-alat yang bergetar. Kriteria kekakuan didasarkan pada angka kelangsingan (slenderness ratio),dengan melihat perbandingan L/r dari batang, di mana L=panjang batang dan r=jari-jari kelembaman.Biasanya bentuk penampang batang tidak berpengaruh pada kapasitas daya tahannya terhadap gaya tarik. Kalau digunakan alat-alat penyambung (baut atau paku keling), maka perlu diperhitungkan konsentrasi tegangan yang terjadi disekitar alat penyambung yang dikenal dengan istilah Shear lag. Tegangan lain yang akan timbul adalah tegangan lentur apabila titik berat dari batang-batang yang disambung tidak berimpit dengan garis sumbu batang. Pengaruh ini biasanya diabaikan, terutama pada batang-batang yang dibebani secara statis.Menurut spesifikasi ini tegangan yang diizinkan harus ditentukan baik untuk luas batang bruto maupun untuk luas efektif netto.Biasanya tegangan pada luas penampang bruto harus direncanakan lebih rendah dari besarnya tegangan leleh untuk mencegah terjadinya deformasi yang besar, sedang Struktur Baja I
9
luas efektif netto direncanakan untuk mencegah terjadinya keruntuhan lokal pada bagian-bagian struktur. Pada perhitungan-perhitungan dengan luas efektif netto perlu diberikan koefisien reduksi untuk batang tarik. Hal ini bertujuan untuk mengatasi bahaya yang timbul akibat terjadinya Shear lag. Tegangan geser yang terjadi pada baut penyarnbung akan terkonsentrasi pada titik sambungannya. Efek dari Shear lag ini akan berkurang apabila alat penyambung yang digunakan banyak jumlahnya.
2.4. Luas penampang bruto, netto dan efektif netto Luas penampang bruto dari sebuah batang Ag didefinisikan sebagai hasil perkalian antara tebal dan lebar bruto batang.Luas penampang netto didefinisikan sebagai perkalian antara tebal batang dan lebar nettonya.Lebar netto didapat dengan mengurangi lebar bruto dengan lebar dari lubang tempat sambungan yang terdapat pada suatu penampang.Di dalam AISCS ditentukan bahwa dalam menghitung luas netto lebar dari paku keling atau baut harus diambil 1/16 in lebih besar dari dimensi nominal lubangnya dalam arah normal pada tegangan yang bekerja.AISC memberikan daftar hubungan antara diameter lubang dengan ukuran alat penyambungnya.Untuk lubang-lubang standar, diameter lubang di ambil 1/16 in lebih besar dari ukuran nominal alat penyambung.Dengan demikian di dalam menghitung luas netto, diameter alat penyambung harus ditambah 1/8 in atau (d+1/16+1/16).
2.5. Batang Tekan Pada struktur baja terdapat 2 macam batang tekan, yaitu: 1)
Batang yang merupakan bagian dari suatu rangka batang. Batang ini dibebani gaya tekan aksial searah panjang batangnya. Umumnya pada suaturangka batang maka batang-batang tepi atas merupakan batang tekan.
2)
Kolom merupakan batang tekan tegak yang bekerja untuk menahan balokbalok loteng, balok lantai dan rangka atap, dan selanjutnya menyalurkan beban tersebut ke pondasi. Batang-batang lurus yang mengalami tekanan akibat bekerjanya gaya-gaya
aksial dikenal dengan sebutan kolom.Untuk kolom-kolom yang pendek Struktur Baja I
10
ukurannya,
kekuatannya
ditentukan
berdasarkan
kekuatan
leleh
dari
bahannya.Untuk kolom-kolom yang panjang kekuatannya ditentukan faktor tekuk elastis yang terjadi, sedangkan untuk kolom-kolom yang ukurannya sedang, kekuatannya ditentukan oleh faktor tekuk plastis yang terjadi. Sebuah kolom yang sempurna yaitu kolom yang dibuat dari bahan yang bersifat isotropis, bebas dari tegangan-tegangan sampingan, dibebani pada pusatnya serta mempunyai bentuk yang lurus, akan mengalami perpendekan yang seragarn akibat terjadinya regangan tekan yang seragam pada penampangnya. Kalau beban yang bekerja pada kolom ditambah besarnya secara berangsurangsur, maka akan mengakibatkan kolom mengalami lenturan lateral dan kemudian mengalami keruntuhan akibat terjadinya lenturan tersebut. Beban yang mengakibatkan terjadinya lenturan lateral pada kolom disebut beban kritis dan merupakan beban maksimum yang masih dapat ditahan oleh kolom dengan aman.
2.5.1 Keruntuhan Batang tekan dapat terjadi dalam 2 kategori, yaitu : 1)
Keruntuhan yang diakibatkan terlampauinya tegangan leleh. Hal ini umumnya terjadi pada batang tekan yang pendek.
2)
Keruntuhan yang diakibatkan terjadinya tekuk. Hal ini terjadi pada batang tekan yang langsing.
Gambar 2.2 Tipe Penampang Batang Tekan
2.5.2. Kelangsingan batang tekan tergantung dari jari-jari kelembaman dan panjang tekuk. Jari-jari kelembaman umumnya terdapat 2 harga λ, dan yang menentukan adalah yang Struktur Baja I
11
harga λ terbesar.Panjang tekuk juga tergantung pada keadaan ujungnya, apakah sendi, jepit, bebas dan sebagainya. Menurut SNI 03–1729–2002, untuk batangbatang yang direncanakan terhadap tekan, angka perbandingan kelangsingan ë =Lk/r dibatasi sebesar 200 mm. Untuk batang-batang yang direncanakan terhadap tarik, angka perbandingan kelangsingan L/r dibatasi sebesar 300 mm untuk batang sekunder dan 240 mm untuk batang primer. Ketentuan di atas tidak berlaku untuk batang bulat dalam tarik. Batang-batang yang ditentukan oleh gaya tarik, namun dapat berubah menjadi tekan yang tidak dominan pada kombinasi pembebanan yang lain, tidak perlu memenuhi batas kelangsingan batang tekan.
Gambar 2.3 Faktor Panjang Efektif Pada Kondisi Ideal
2.5.3. Panjang tekuk Nilai faktor panjang tekuk (kc) bergantung pada kekangan rotasi dan translasi pada ujung-ujung komponen struktur.Untuk komponen struktur takbergoyang, kekangan translasi ujungnya dianggap tak-hingga, sedangkan untuk komponen struktur bergoyang, kekangan translasi ujungnya dianggap nol. Nilai faktor panjang tekuk (kc) yang digunakan untuk komponen struktur dengan ujung-ujung ideal ditunjukkan pada Gambar 2.3.
2.6. Sambungan Struktur Baja Jenis-jenis sambungan struktur baja yang digunakan adalah pengelasan serta sambungan yang menggunakan alat penyambung berupa paku keling (rivet) dan baut.Baut kekuatan tinggi (high strength bolt) telah banyak menggantikan paku keling sebagai alat utama dalam sambungan struktural yang tidak dilas. Struktur Baja I
12
1)
Baut kekuatan tinggi
Dua jenis utama baut kekuatan (mutu) tinggi ditunjukkan oleh ASTM sebagai A325 dan A490. Baut ini memiliki kepala segienam yang tebal dan digunakan dengan mur segienam yang setengah halus (semifinished) dan tebal seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.10(b). Bagian berulirnya lebih pendek dari pada baut non-struktural, dan dapat dipotong atau digiling (rolled).Baut A325 terbuat dari baja karbon sedang yang diberi perlakuan panas dengan kekuatan leleh sekitar 81 sampai 92 ksi (558 sampai 634 MPa) yang tergantung pada diameter.Baut A490 juga diberi perlakuan panas tetapi terbuat dari baja paduan (alloy) dengan kekuatan leleh sekitar 115 sampai 130 ksi (793 sampai 896 MPa) yang tergantung pada diameter.Baut A449 kadang-kadang digunakan bila diameter yang diperlukan berkisar dari II sampai 3 inci, dan juga untuk baut angkur serta batang bulat berulir.Diameter baut kekuatan tinggi berkisar antara 1/2 dan 1 1/2 inci (3 inci untuk A449). Diameter yang paling sering digunakan pada konstruksi gedung adalah 3/4 inci dan 7/8 inci, sedang ukuran yang paling umum dalam perencanaan jembatan adalah 7/8 inci dan 1 inci.Baut kekuatan tinggi dikencangkan (tightened) untuk menimbulkan tegangan tarik yang ditetapkan pada baut sehingga terjadi gaya jepit (klem/clamping force) pada sambungan. Oleh karena itu, pemindahan beban kerja yang sesungguhnya pada sambungan terjadi akibat adanya gesekan (friksi) pada potongan yang disambung.Sambungan dengan baut kekuatan tinggi dapat direncanakan sebagai tipe geser (friction type), bila daya tahan gelincir (slip) yang tinggi dikehendaki; atau sebagai tipe tumpu (bearing type), bila daya tahan gelincir yang tinggi tidak dibutuhkan. 2)
Paku keeling
Sudah sejak lama paku keling diterima sebagai alat penyambung batang, tetapi beberapa tahun terakhir ini sudah jarang digunakan di Amerika.Paku keling dibuat dari baja batangan dan memiliki bentuk silinder dengan kepala di salah satu ujungnya. Baja paku keling adalah baja karbon sedang dengan identifikasi ASTM A502 Mutu I (Fv = 28 ksi) (1190 MPa) dan Mutu 2 (Fy = 38 ksi) (260 MPa), serta kekuatan leleh minimum yang ditetapkan didasarkan pada bahan baja batangan. Pembuatan dan pemasangan paku keling menimbulkan perubahan sifat mekanis.
Struktur Baja I
13
Proses pemasangannya adalah pertama paku keling dipanasi hingga warnanya menjadi merah muda kemudian paku keling dimasukkan ke dalam lubang, dan kepalanya ditekan sambil mendesak ujung lainnya sehingga terbentuk kepala lain yang bulat. Selama proses ini, tangkai (shank) paku keling mengisi lubang (tempat paku dimasukkan) secara penuh atau hampir penuh, sehingga menghasilkan gaya jepit (klem). Namun, besarnya jepitan akibat pendinginan paku keling bervariasi dari satu paku keling ke lainnya, sehingga tidak dapat diperhitungkan dalam perencanaan. Paku keling juga dapat dipasang pada keadaan dingin tetapi akibatnya gaya jepit tidak terjadi karena paku tidak menyusut setelah dipasang. 3)
Baut hitam
Baut ini dibuat dari baja karbon rendah yang diidentifikasi sebagai ASTM A307, dan merupakan jenis baut yang paling murah.Namun, baut ini belum tentu menghasilkan sambungan yang paling murah karena banyaknya jumlah baut yang dibutuhkan pada suatu sambungan.Pemakaiannya terutama pada struktur yang ringan, batang sekunder atau pengaku, anjungan (platform), gording, rusuk dinding, rangka batang yang kecil dan lain-lain yang bebannya kecil dan bersifat statis.Baut ini juga dipakai sebagai alat penyambung sementara pada sambungan yang menggunakan baut kekuatan tinggi, paku keling, atau las.Baut hitam (yang tidak dihaluskan) kadang-kadang disebut baut biasa, mesin, atau kasar, serta kepala dan murnya dapat berbentuk bujur sangkar. 4)
Baut eskrup (Turned Bolt)
Baut yang secara praktis sudah ditinggalkan ini dibuat dengan mesin dari bahan berbentuk segienam dengan toleransi yang lebih kecil (sekitar 5'0 inci) bila dibandingkan baut hitam. Jenis baut ini terutama digunakan bila sambungan memerlukan baut yang pas dengan lubang yang dibor, seperti pada bagian konstruksi paku keling yang terletak sedemikian rupa hingga penembakan paku keling yang baik sulit dilakukan.
Struktur Baja I
14
BAB III DATA DAN PERHITUNGAN
3.1. Analisis Perhitungan Beban Struktur atap rangka baja konvensional dalam perencanaan menggunakan metode LRFD ( Load and Resistance Factor Design ) atau desain beban dan faktor resistensi, dimana cek tegangan yang terjadi tehadap tegangan leleh ( fy ). Untuk mempermudah perhitungan, maka berikut adalah data-data kuad-kuda yang akan di hitung :
Gambar 3.1 Kuda-Kuda yang akan di analisis 3.1.1. Data kuda-kuda Bentang kuda-kuda
= 8 meter
Jarak antar kuda-kuda
= 4 meter
Penutup atap genteng beton
= 50 kg (PBI 1983)
Jenis sambungan
= Baut
Tekanan angin
= 35 kg/m2
Tegangan iji baja
= 1700 kg/cm2
Kemiringan kuda-kuda
= 40º
Struktur Baja I
15
3.1.2. Perencanaan gording Y X
qy
Gambar 3.2
qx
Arah gaya pada gording
q α Rumus yang digunakan : 1.
2.
1)
Beban Terpusat 1
Bidang Momen : M
= PL
Bidang Geser
:D
= P
Lendutan
:f
=
4 1 2
PL³ 48EI
Beban Terbagi Rata 1
Bidang Momen : M
= qL²
Bidang Geseer : D
= qL
Lendutan
=
:f
8 1 2
5qL4 384EI
Digunakan profil Light Lip Channels dengan mutu baja BJ 37 (Fy =2400 kg/cm2) dan satu buah trekstang.
2)
Data yang diperlukan antara lain adalah kemiringan atap (α), bentang gording (L) dan jarak antar gording.
Pembebanan : 1)
Beban mati (qD), meliputi berat penutup atap (Genteng Beton), berat gording dan berat brancing.
2)
Beban hidup (qL), meliputi beban pekerja (qP) dan air hujan (qR) = (400,8α) x jarak gording.
3)
Beban angin (qA = 30 kg/m2), meliputi : Beban angin tekan = Koef*qA*jarak gording Beban angin hisap = Koef*qA*jarak gording
Struktur Baja I
16
Dimana :
4)
Koefisien tekan
(+)
= ((0,2*α) - 0,4)
Koefisien hisap
(-)
= - 0,4
Perhitungan momen ⇒ Arah x Mx komb.1
= MDx + MPx
Mx komb.2
= MDx + MPx + MWxt
Mx komb.3
= MDx + MPx + MWxh
Mx komb.4
= MDx + MRx + MWxt
Mx komb.5
= MDx + MRx + MWxh
⇒ Arah y My komb.1
= MDy + MPy
My komb.2
= MDy + MPy + MWyt
My komb.3
= MDy + MPy + Mwyh
My komb.4
= MDy + MRy + MWyt
My komb.5
= MDy + MRy + Mwyh
Dari kombinasi tersebut momen yang maksimum. 5)
Kontrol terhadap Tegangan Syarat f ≤ fy
6)
Kontrol lendutan (f) f ≤ f ijin f ijin = 1/240x L qx = qDx + qWx qy = qDy + qWy
Struktur Baja I
17
3.1.3. Pendimensian Kuda-Kuda 1.
Menentukan syarat-syarat batas tumpuan panjang bentang dan dimensi Profil yang akan digunkan.
2.
Melakukan analisa pembebanan. Pembebanan yang dilakukan pada struktur rangka atap sama dengan beban
yang diterima pada saat perencanaan gording hanya ada penambahan pada berat sendiri konstruksi rangka atap. Sedangkan kombinasi beban yang diberikan pada analisis struktur atap ini adalah : Kombinasi I : Beban Mati + Beban Hidup Kombinasi II : Beban Mati + Beban Hidup + Beban Angin Kanan Kombinasi III : Beban Mati + Beban Hidup + Beban Angin Kiri w = 1,2 D + 1,6 L w = 1,2 D + 0,5 L ± 1,3 W Keterangan: D
= Beban mati
L
= Beban hidup ( akibat pekerja dan air hujan )
W = Beban angin 3.
Melakukan pengecekan kekuatan pada profil majemuk.
Gambar 3.3 Penampang siku profil ganda
Ag = 2xA (A = luas penampang batang tunggal)
Struktur Baja I
18
4.
Cek terhadap batang tarik
Gambar 3.4 Batang yang mengalami gaya tarik Syarat penempatan baut : (SNI 03-1729-2002 hal.104) s1≥ 1,5 db s1≤ 12 tp s1≤ 150 mm s ≥ 3 db s ≤ 15 tp s ≤ 200 mm d ( lubang baut ) = ϕ + 1 A = A nt Pot 1 – 2 : A nt = Ag - n x d x t Penampang efektif (SNI 03-1729-2002 butir 10.2) x = eksentrisitas sambungan,jarak tegak lurus arah gaya tarik antara titik berat penampang komponen yang disambung dengan bidang sambungan. U = faktor reduksi
L = panjang sambungan dalam arah gaya tarik. Ae = A x U øNn = øx Ag.fy øNn = øx Ae.fu Nu ≤ øNn (aman)
Struktur Baja I
19
5.
Cek terhadap batang tekan
Nu ≤ øNn
øNn = ø x Ag x
fy ω
Dimana : ω=1
(λc ≤ 0,25) 1,43
ω=
1,6 − 0,67 λc
(0,25 < λc < 1,2)
ω = 1,25 λc² (λc ≤ 1,2) λ𝑥 𝑓𝑦 √ π 𝐸
λc =
Kestabilan batang majemuk : λiy < λx (tekuk terjadi pada sumbu x) λiy < λy (tekuk terjadi pada sumbu y) Syarat kestabilan struktur : (SNI 03-1729-2002 hal.59) λx ≥ 1,2 λ1 λiy ≥ 1,2 λ1 λ1 ≤ 50 λiy =
kLi i min
(Li = jarak kopel)
Estimasi jarak kopel minimum : kLi i min Li i min
= 0,75 = 0,75
kLx ix Lk ix
Dimana : Li =
Lk Jumlah Bentang
jumlah bentang harus ganjil dan minimal 3 buah k = faktor tekuk (SNI 03-1729-2002 gambar 7.6-1) λiy =√λy² + λy =
m 2
λ₁²
Kly iy
Struktur Baja I
20
Iy = 2 (Iy1 + A1 (ex + ½ d)²) Ag = 2x A1 λy =
KLx ix
Kontrol tekuk lokal : (SNI 03-1729-2002 tabel 7.5-1) λf ≤ λr pada profil siku ganda dengan plat kopel sebagai penyokong λf = λr =
b t 200 √fy
dimana : b = lebar profil siku t = tebal profil siku
3.1.4. Pendimensian Plat Kopel pada Batang Profil Ganda Pelat kopel harus cukup kaku, sehingga memenuhi persamaan : Ip a
Ii
≥ 10 (SNI 03-1729-2002 pers. 9.3-5) Li
Dimana : Ip = Momen kelembaman pelat kopel a = Jarak sumbu elemen batang tersusun Ii = Momen kelembaman elemen batang tunggal terhadapsumbu b-b Li = Jarak pelat kopel a = 2e + pelat pengisi
Gambar 3.4 Dimensi penampang profil siku
Struktur Baja I
21
Vu ≤ ϕ Vn Gaya lintang yang dipikul = D D = 0,02 Nu (SNI 03-1729-2002 pers. 9.3-8) Nu = gaya batang yang terjadi Vu = gaya geser nominal, sama sepeti persamaan sebelumnya Kekuatan geser pelat kopel : (SNI 03-1729-2002 pers.8.8-2)
kn = 5 +
5 (a/h)2
Vn = 0,6 x fy x Aw Aw = luas kotor pelat badan
Vn = 0,6 x fy x Aw [1,10 √KnE⁄fy]
1 h [ ⁄tw]
Atau Vn = 0,6 x fy x Aw [Cv + Dengan Cv = 1,10 KnE
1,37 √
fy
≤
1−Cv 1,15 √1+(a/h)²
]
√KnE/fy (h/tw)
h tw
Atau Vn = 0,6 x fy x Aw [Cv + Dengan Cv = 1,15
1−Cv 1,15 √1+(a/h)²
]
KnE fy ≤ (h/tw)²
Cek perbandingan tinggi terhadap tebal panel :
Struktur Baja I
22
3.1.5. Perhitungan Sambungan 1.
Sambungan baut
Ru ≤ øRn Syarat kekuatan baut : Kekuatan baut terhadap geser (SNI 03-1729-2002, pasal 13.2.2.1)
Kekuatan baut yang memikul tarik (SNI 03-1729-2002, pasal 13.2.2.2)
Kuat tumpu dalam lubang baut (SNI 03-1729-2002, pasal 13.2.2.4)
Dari ketiga nilai di atas diambil nilai terendah sebagai bahan perencanaan pendimensian sambungan dan jika tebala plat pengisi (t) 6 mm < t < 20 mm, maka kuat geser nominal 1 baut yang ditetapkan harus dikurangi 15 % (SNI 03-17292002, pasal 13.2.2.5). Struktur Baja I
23
Sehingga : Ru = 0,85 øRn Jumlah Baut = n = 2.
Nu 0,85ϕ Rn
Sambungan las
Gambar 3.5 Sambungan las pada profil pipa
Tabel 3.1 Ukuran Minimum Las Sudut
Ukuran maksimum las sudut sepanjang tepi komponen yang disambung : a. tp < 6,4 mm t maks = tp b. tp ≥ 6,4 mm t maks = tp – 1,6 mm Kuat las sudut : (SNI 03-1729-2002) Ru ≤ øRnw dengan øf Rnw = 0,75 tt (0,6 fu) (bahan dasar) øf Rnw = 0,75 tt (0,6 fuw) (bahan las) Dimana : øf Rnw
= gaya terfaktor per satuan panjang las
øf
= faktor reduksi kekuatan saat fraktur, 0,75
fu
= tegangan tarik putus bahan dasar, Mpa
fuw
= tegangan tarik putus bahan las, Mpa
tt
= tebal rencana las, mm
Struktur Baja I
24
Panjang Las = Ln =
Ru ϕ f Rnw
Ln ≥ 4 tt L bruto = Ln + 3 tt
3.1.6. Perhitungan Ikatan Angin Dikarenakan
pada
SNI
03-1729-2002
tidak
dijelaskan
mengenai
perencanaan bracing (ikatan angin) pada struktur atap (hanya ada padabangunan struktur baja tahan gempa), maka referensi diambil dari PPBBI 1984. Menurut PPBBI 1984 halaman 64, pada hubungan gording, ikatanangin harus dianggap ada gaya P yang arahnya sejajar sumbu gordingyang besarnya: P’
= 0,01 P kuda-kuda + 0,005 n.q.dk.dq
P kuda-kuda = gaya pada bagian tepi kuda-kuda di tempat gording itu n
= jumlah trave antara dua bentang ikatan angin
q
= beban atap vertikal terbagi rata
dk
= jarak antar kuda-kuda
dq
= jarak antar gording
bentang ikatan angin harus dipenuhi syarat :
Atepi = luas penmapang bagian tepi kuda-kuda h
= jarak kuda-kuda pada bentang ikatan angin
L
= panjang tepi atas kuda-kuda
Ikatan angin juga menerima beban Q Q
= n.q.dk.L
n
= jumlah trave antara dua bentang
q
= beban atap vertikal terbagi rata
dk
= jarak antar kuda-kuda
L
= panjang tepi atas kuda-kuda
3.1.7. Perhitungan Trekstang Pemasangan trekstang antar gording pada tengah bentang gording, memberikan kekakuan tambahan pada gording terhadap sumbu y. Trekstang Struktur Baja I
25
menahan gaya yang bekerja pada sumbu x. Jumlah trekstang yang digunakan adalah 1. Lk
ω
= qDy .
qDy
= qD cos α
Py
= P cos α
σ
=
σ
=
n
+ Py
ω A ω 1/ 4πd²
akan diperoleh diameter trekstang (d). cek n.d ≤ 1/500 Lk (aman)
3.1.8. Perhitungan Angkur Perhitungan didasarkan terhadap reaksi pada tumpuan tersebut dimana:
Vn
= 0,6 fy Aw (SNI 03-1729-2002, pasal 8.8.3)
τbatang
= 75 kg/cm² P
A
=
A
= πr.L
τ batang
3.1.9. Perhitungan sambungan las pelat landas Tabel 3.2 Ukuran minimum las sudut
Struktur Baja I
26
Ukuran maksimum las sudut sepanjang tepi komponen yang disambung : a. tp < 6,4 mm t maks = tp b. tp ≥ 6,4 mm t maks = tp – 1,6 mm Kuat las sudut : (SNI 03-1729-2002) Ru ≤ øRnw dengan øf Rnw = 0,75 tt (0,6 fu) (bahan dasar) øf Rnw = 0,75 tt (0,6 fuw) (bahan las) Dimana : øf Rnw
= gaya terfaktor per satuan panjang las
øf
= faktor reduksi kekuatan saat fraktur, 0,75
fu
= tegangan tarik putus bahan dasar, Mpa
fuw
= tegangan tarik putus bahan las, Mpa
tt
= tebal rencana las, mm
Panjang Las = Ln =
Ru ϕ f Rnw
Ln ≥ 4 tt L bruto = Ln + 3 tt
Struktur Baja I
27
BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN
4.1. Data-Data Perencanaan Kuda-Kuda
40°
40°
Gambar 4.1 Kuda-kuda yang akan dianalisis Direncanakan : Bentang kuda-kuda
= 8 meter
Jarak antar kuda-kuda
= 4 meter
Penutup atap genteng beton = 50 kg (PBI 1983) Jenis sambungan
= Baut
Tekanan angin
= 35 kg/m2
Tegangan iji baja
= 1700 kg/cm2
Kemiringan kuda-kuda
= 40º
4.2. Perhitungan Panjang Batang 1)
Tinggi Kuda-Kada (H) H
= 4 x Tan 40° = 3,35 m
2)
Panjang Batang b1=b2=b3=b4=b5=b6 L/6 = 8 / 6 = 1,33 m
Struktur Baja I
28
Sehingga didapat :
3)
b1
= 1,33 m
b3
= 1,33 m
b5
= 1,33 m
b2
= 1,33 m
b4
= 1,33 m
b6
= 1,33 m
Panjang Batang a1=a2=a3=a4=a5=a6
a1
= (b1) / cos 45° = 1,88 m
Sehingga didapat :
4)
a1
= 1,88 m
a3
= 1,88 m
a5
= 1,88 m
a2
= 1,88 m
a4
= 1,88 m
a6
= 1,88 m
Panjang Batang t1=t5
t1
= b1 x Tan 40° = 1,12 m
Sehingga didapat :
t1 5)
= 1,12 m
t5 = 1,12 m
Panjang Batang t2=t4
t2
= (b1+b2) x Tan 40° = 2,23 m
Sehingga didapat :
t2 6)
= 2,23 m
t4 = 2,23 m
Panjang Batang t3
t3
= (b1+b2+b3) x Tan 40° = 3,35 m
Sehingga didapat :
t3 7)
= 3,35 m
Panjang Bentang d1=d4
d1
=√t12 + b22 = 1,74 m
Sehingga didapat :
d1
= 1,74 m
Struktur Baja I
d4
= 1,74 m 29
8)
Panjang Bentang d2=d3 = √t 22 + b23
d2
= 2,60 m Sehingga didapat :
d2
d3
= 2,60 m
= 2,60 m
Dari perhitungan diatas didapat hasil sebagai berikut : No. Batang
Panjang Batang
Satuan
a1
1,88
Meter
a2
1,88
Meter
a3
1,88
Meter
a4
1,88
Meter
a5
1,88
Meter
a6
1,88
Meter
b1
1,33
Meter
b2
1,33
Meter
b3
1,33
Meter
b4
1,33
Meter
b5
1,33
Meter
b6
1,33
Meter
t1
0,93
Meter
t2
1,86
Meter
t3
2,79
Meter
t4
1,86
Meter
t5
1,12
Meter
d1
1,74
Meter
d2
2,60
Meter
d3
2,60
Meter
d4
1,74
Meter
Tabel 4.1. Panjang Batang Struktur Baja I
30
4.3. Perencanaan Gording
40°
40°
Gambar 4.2 No frame kuda-kuda utama Direncanakan : Bentang kuda-kuda
= 8 meter
Jarak antar kuda-kuda
= 4 meter
Penutup atap genteng beton = 50 kg (*PBI 1983) Jenis sambungan
= Baut
Tekanan angin
= 35 kg/m2
Tegangan iji baja
= 1600 kg/cm2
Kemiringan kuda-kuda
= 40º
Digunakan Profil Canal 160 x 65 x 7.5 x 10.5 Dengan Karakteristik sbb : 1700 kg/cm2
Tegangan ijin baja
:
Sec. Area(A)
:
24
cm2
Ix
:
925
cm4
Iy
:
85,30
cm4
Wx
: 116,00
cm3
Wy
:
cm3
4.3.1. 1.
18,30
Perhitungan Momen Akibat Beban Beban Mati
Berat Sendiri Gording (Canal 160 x 65 x 7.5 x 10.5) = 18,80 kg/m Berat Atap
: (Berat Genteng) x (Jarak Gording) : 50 x 1,10 = 55 kg/m
Total q
Struktur Baja I
: 18,80 + 55 = 73,80 kg/m
31
40°
Gambar 4.3 Gording terhadap sumbu x dan y qx
= q Cos 40° = 73,80 Cos 40° = 56,53 kg/m
qy
= q Sin 40° = 73,80 Sin 40° = 47,44 kg/m 1
Mx = qxL² 8 1
= (73,80)(4²) 8
=147,6 kg.m 1
My = qyL² 8 1
= (47,44)(4²) 8
= 94,88 kg.m Dx
1
= qxL 2 1
= (73,80)(4) 2
=147,60 kg Dy
1
= qyL 2 1
= (47,44)(4) 2
=94,88 kg
Struktur Baja I
32
Lendutan yang timbul : 5qxL4
=
5(73,80)(4004 )(10−2 )
fx
=
fy
=
2.
Beban Hidup
384EIx 5qyL4 384EIy
=
384(2,1 . 106 )(925)
= 0,127 cm
5(47,44)(4004 )(10−2 ) 384(2,1 . 106 )(85,30)
= 0,883 cm
Beban Terpusat (P = 100 kg) (*SNI 03 - 1729 – 2002) Px
= P Cos 40° = 100 Cos 40° = 76,60 kg
Py
= P Sin 40° = 100 Sin 40° = 64,28 kg 1
Mx = PxL² 8 1
= (76,60)(4²) 8
= 153,20 kg.m 1
My = PyL² 8 1
= (64,28)(4²) 8
= 128,56 kg.m Dx
1
= PxL 2 1
= (76,60) 2
=38,30 kg Dy
1
= PyL 2 1
= (64,28) 2
= 32,14 kg
Struktur Baja I
33
Lendutan yang timbul : PxL³
=
(76,60)(4003 )
= 0,224 cm
fx
=
fy
=
3.
Beban Terbagi Rata
q
= (40-(0,8 x ά)) = (40-(0,8 x 40°)) = 8 kg/m
48EIx PyL³ 48EIy
48(2,1 . 106 )(217)
=
(42,26)(4003 ) 48(2,1 . 106 )(217)
= 0,188 cm
Beban akibat air hujan yang diterima gording : q
= (Beban Air Hujan x Jarak Gording) = 20 x 1,10 = 22 kg/m
qx
= q Cos 40° = 22 Cos 40° = 16,85 kg/m
qy
= q Sin 25° = 22 Sin 25° = 14,14 kg/m 1
Mx = qxL² 8 1
= (16,85)(4²) = 33,70 kg.m 8 1
My = qyL² 8 1
= (14,14)(4²) 8
= 28,28 kg.m Dx
1
= qxL 2 1
= (16,85)(4) 2
=33,70 kg Dy
1
= qyL 2 1
= (14,14)(4) 2
= 28,28 kg
Struktur Baja I
34
Lendutan yang timbul : fx
=
fy
=
5qxL4 384EIx 5qyL4 384EIy
= =
5(16,85)(4004 )(10−2 ) 384(2,1 . 106 )(217)
= 0,123 cm
5(14,14)(4004 )(10−2 ) 384(2,1 . 106 )(33,1)
= 0,678 cm
Momen akibat beban terpusat > dari momen akibat beban terbgi rata, maka tegangan yang timbul ditentukan oleh beban terpusat.
4.
Beban Angin
Tekanan angin rencana diambil 35 kg/m2 Angin Tekan < 65°, maka koefisien angin tekan : C
= 0,02 ά – 0,4 = 0,02(35) – 0,4 = 0,3
qx
= Koef.Angin x Tekanan Angin x Jarak Gording = 0,2 x 35 x 1,10 = 7,70 kg/m
qy
=0 1
Mx = qxL² 8 1
= (7,70)(4²) 8
= 15,40 kg.m My = 0 Dx
1
= qxL 2 1
= (7,70)(4) 2
=15,40 kg Dy
=0
Struktur Baja I
35
Lendutan yang timbul : 5qxL4
fx
=
fy
=0
384EIx
=
5(7,70)(4004 )(10−2 ) 384(2,1 . 106 )(217)
= 0,056 cm
Angin Hisap Koefisien Angin Hisap = -0,4 (*SNI 03 - 1729 – 2002) qx
= Koef.Angin x Tekanan Angin x Jarak Gording =-0,4 x 35 x 1,10 = -15,40 kg/m
qy
=0 1
Mx = qxL² 8 1
= (15,40)(4²) 8
= 30,80 kg.m My = 0 Dx
1
= qxL 2 1
= (15,40)(4) 2
=30,80 kg Dy
=0
Lendutan yang timbul : 5qxL4
fx
=
fy
=0
384EIx
=
5(15,40)(4004 )(10−2 ) 384(2,1 . 106 )(217)
= 0,112 cm
Catatan : Beban Angin hisap tidak diperhitungkan dalam kombinasi beban
Struktur Baja I
36
Momen dan Bidang Geser Akibat Variasi dan Kombinasi Beban Momen dan Bidang Geser
Beban Mati
Beban Hidup
(Kg)
(1)
Kombinasi Beban
(Kg)
Beban Angin Tekan
Primer
Sekunder
(2)
(3)
(4)
(2)+(3)
(2)+(3)+(4)
Mx
147,6
153,20
15,40
300,80
316,20
My
94,88
128,56
0
223,44
223,44
Dx
147,6
38,30
15,40
185,90
201,30
Dy
94,88
32,14
0
127,02
127,02
Tabel 4.2. Beban akibat momen dan geser
5.
Kontrol Kekuatan Gording
Direncanakan gording dari ProfilCanal 160 x 65 x 7.5 x 10.5 1700 kg/cm2
Tegangan ijin baja
:
Sec. Area(A)
:
24
cm2
Ix
:
925
cm4
Iy
:
85,30
cm4
Wx
: 116,00
cm3
Wy
:
cm3
18,30
Kontrol Kekuatan Gording Terhadap Tegangan lt ytb =
Mtot W
=τ = 1700 kg/cm2
(Beban Primer)
lt ytb= 5/4 x 1700 kg/cm2 = 2125 kg/cm2
(Beban Sekunder)
Beban Primer lt ytb =
Mx My
+
Wx Wy
=
30080 22344
+
116,00 18,30
= 1480,30 kg/m2
1480,30 kg/m2< 1700 kg/m2
(Aman)
Beban Sekunder lt ytb =
Mx My
+
Wx Wy
=
31620 22344 116
+
18,30
1493,57 kg/m2< 2125 kg/m2
Struktur Baja I
= 1493,57 kg/m2 (Aman)
37
Kontrol Kekuatan Gording Terhadap Lendutan Batas lendutan maksimum arah vertikal untuk gording batang tunggal menerus adalah : fmaks =
1
L=
240
1
400 = 1,67 cm
240
Lendutan yang timbul terhadap sumbu. x-x fx
= fx Beban Mati + fx Beban Hidup + fx Beban Angin = 0,127 + 0,224 + 0,056 = 0,407 cm
Lendutan yang timbul terhadap sumbu. y-y fy
= fy Beban Mati + fy Beban Hidup + fy Beban Angin = 0,883 + 0,188 + 0,000 = 1,071 cm
Total lendutan yang dialami gording adalah : f ytb = √(fx)2 + (fy)² =√(0,407)2 + (1.071)² = 1,15 cm
(Aman)
Gording dengan Profil Canal 160 x 65 x 7.5 x 10.5 dapat digunakan
4.4. Perhitungan Pembebanan 1.
Beban Mati
Berat Rangka Kuda – Kuda Beban rangka kuda – kuda dihitung didasarkan rumus Ir. Loa Wan Kiong qmks = (L-2) s/d (L+5) = (8-2) s/d (8+5) = 6 kg/m2 s/d 13 kg/m2 Diambil beban q yang mksimum yaitu : 13 kg/m2 Pelimpahan ke titik buhul : qmaks x Jarak antar kuda − kuda x panjang bentang kuda − kuda jumlah titik buhul =
13 𝑥 4,0 𝑥 8,0 7−1
Struktur Baja I
= 69,33 kg
38
Berat Branching / Ikatan Angin Menurut PPPBI berat branching diambil 25 % dari berat sendiri kuda-kuda yang dilimpahkan ke titik buhul : P = 25 % x 69,33 = 17,33 kg Berat Penutup Atap Pentup Atap
= Genteng Beton (50 kg/m2)
P = Berat Genteng x jarak kuda-kuda x jarak gording = 50 x 4,0 x 1,1 = 220 kg Berat Gording Berat Gording = 18,80 kg/m P = Berat gording x jarak kuda-kuda = 18,80 x 4,0 = 75,20 kg Beban Angin Tekan Teknan Angin (w) α Koef.Angin Tekan
= 35 kg/m2 = 40° = 0,02α – 0,4 = 0,02(40) – 0,4 = 0,4
Beban Angin Tekan Tiap Buhul Pt
= 0,4 x 35 kg/m2 x 4,0 m x 1,10 m = 61,60 kg
Gaya Tekan Perletakan Pt
= 1/2 Pt = 1/2 (13,20) = 30,80 kg
Beban Angin Hisap Teknan Angin (w) α Koef.Angin Tekan
= 30 kg/m2 = 40° = -0,4
Beban Angin Hisap Tiap Buhul Ph
= -0,4 x 35 kg/m2 x 4,0 x 1,10 m = -61,60 kg
Gaya Hisap Perletakan Ph
= 1/2 Ph = 1/2 (-61,60) = -30,80 kg
Beban Plafond dan Penggantung q plafond dan penggantung = 18 kg/m2 P = q x jarak antar kuda-kuda x jarak gording Struktur Baja I
39
= 18 x 4,0 x 1,10 = 79,20 kg Beban Hidup (Beban Berguna) Beban Orang/Pekerja = 100 kg Beban Air Hujan
= (40-0,8xα) x Jarak Gording = 8.8 kg/m
Beban Hujan
= 8.8 kg/m x 4,0 m = 35,2 kg
Karena asumsi beban orang dan beban hujan tidak bersamaan, maka yang di ambil beban yang paling besar diantaranya, yaitu beban orang sebesar100kg
4.5. Perhitungan Reaksi Tumpuan Akibat Beban Total Beban yang bekerja pada tiap titik buhul adalah : Beban Rangka Kuda – Kuda
= 69,33 kg
Beban Branching
= 17,33 kg
Beban Penutup Atap
= 220 kg
Berat Gording
= 75,20 kg
Beban Hidup
= 100 kg
Total Beban
= 481,86 kg ~ 482 kg
Beban Pada Titik Buhul (P)
= 482 kg
Beban Seluruh Atap
+
= (1/2 P) + (5 x P) = 2651 kg
Beban Perletakan RA=RB= 1325,5 kg
40 °
40°
Gambar 4.4 Beban pada tiap titik buhul
Struktur Baja I
40
Diagran Cremona Akibat Beban
Gambar 4.5 Cremona akibat beban Skala 1 cm : 10 kg
Struktur Baja I
41
4.6. Perhitungan Reaksi Tumpuan Akibat Beban Angin 1.
Perhitungan Reaksi Tumpuan Akibat Beban Angin Kiri Pt cos 40°
Pt sin 40°
Ph cos 40°
Ph sin 40°
40°
40°
Gambar 4.6 Beban pada tiap titik buhul akibat angin kiri
Diketahui Data-Data Sbb: Berat Angin Tekan Pt
= 0,1 x 35 kg/m2 x 4,0 m x (1,88+1,88+1,88) m = 78,96 kg
Beban Angin Tiap Titik Simpul Pt
= Pt/ 3 = 26,32 kg
Beban Angin Perletakan Pt
= 17,64 / 2 = 13,16 kg
Berat Angin Hisap Ph
= -0,4 x 35 kg/m2 x 4,0 x (1,88+1,88+1,88) m = -315,84 kg
Beban Angin Tiap Titik Simpul Ph
= Ph Cos 40° / 3 = -80,65 kg
Beban Angin Perletakan Ph
= -80,65 / 2 = -40.325 kg
Sehingga Perhitungan Sbb : RA= Ʃ MB = 0 RA(8) –78,96 Cos 40°(6) + 78,96 Sin 40°(0,93) + 315,84 Cos 40°(2) + 315,84 Sin 40°(0,93) = 0,00
Struktur Baja I
42
RA(8) – 362,92 + 47,20 + 483,89 + 188,81 = 0,00 RA = -44,62 kg RB= Ʃ MA = 0 -RB(8) + 315,84 Cos 40° (6) + 315,84 Sin 40°(0,93) + 78,96 Cos 40°(2) + 78,96 Sin 40°(0,93) = 0,00 -RB(8) +1451,68 + 188,81 + 120,97 + 47,20 = 0,00 RB = 241,20 kg Kontrol Ʃ V = 0 ((-44,62) + 241,20)– (88,42 +(-243,85)) = 0,00
2.
Perhitungan Reaksi Tumpuan Akibat Beban Angin Kanan Pt cos 40°
Pt sin 40°
Ph cos 40°
Ph sin 40°
40°
40°
Gambar 4.7 Beban pada tiap titik buhul akibat angin kanan
Diketahui Data-Data Sbb: Berat Angin Tekan Pt
= 0,1 x 35 kg/m2 x 4,0 m x (1,88+1,88+1,88) m = 78,96 kg
Berat Angin Hisap Ph
= -0,4 x 35 kg/m2 x 4,0 x (1,88+1,88+1,88) m = -315,84 kg
Sehingga Perhitungan Sbb : RA= Ʃ MB = 0 RA(8) – 315,84 Cos 40°(6) – 315,84Sin 40°(0,93) – 78,96 Cos 40°(2) – 78,96 Sin 40°(0,93)
Struktur Baja I
43
RA= 241,20 kg RB= Ʃ MA = 0 -RB(8) + 78,96 Cos 40°(6) – 78,96 Sin 40°(0,93) – 315,84 Cos 40°(2) – 315,84 Sin 40°(0,93) RB= -44,62 kg Kontrol Ʃ V = 0 (241,20 + (-44,62)) – (88,42 +(-243,85)) = 0,00
Diagran Cremona Akibat Beban Angin Kiri
Struktur Baja I
44
Gambar 4.8 Cremona akibat beban angin kiri Skala 1 cm : 1 kg Diagran Cremona Akibat Beban Angin Kanan
Gambar 4.8 Cremona akibat beban angin kanan Skala 1 cm : 1 kg
4.7. Perhitungan Gaya Batang Sebelum mendimensi batang dilakukan perhitungan gaya-gaya batang terlebih dahulu dengan cara Cremona.
Struktur Baja I
45
Tabel 4.3. Gaya batang akibat beban yang bekerja Tabel Gaya Batang dengan cara Cremona No Batang
Beban Atap Tarik ( + )
Angin Kiri
a1
Tekan ( - ) 3214,000
Tarik ( + ) 8,600
a2
3214,000
8,180
a3
2081,000
a4
Tekan ( - )
Total
Angin Kanan Tarik ( + ) 22,030
Tekan ( - )
Tarik ( + ) 30,630
Tekan ( - ) 3214,000
15,740
23,920
3214,000
12,420
9,870
22,290
2081,000
2081,000
9,870
12,420
22,290
2081,000
a5
2364,000
15,740
8,180
23,920
2364,000
a6
2301,000
22,030
8,600
30,630
2301,000
b1
2642,000
8,650
29,670
2642,000
38,320
b2
2642,000
8,650
29,670
2642,000
38,320
b3
2163,000
10,430
21,060
2163,000
31,490
b4
2163,000
21,060
10,430
2163,000
31,490
b5
2642,000
29,670
8,650
2642,000
38,320
b6
2642,000
29,670
8,650
2642,000
38,320
3,800
10,080
0,000
680,000
d1
680,000
d2
586,000
0,000
602,250
d3
586,000
12,450
3,800
16,250
586,000
d4
680,000
10,080
3,800
13,880
680,000
0,000
0,000
t1
3,800
0,000
0,000
t2
285,000
1,090
t3
1345,000
6,940
t4
285,000
4,350
t5
0,000
0,000
Struktur Baja I
12,450
0,000 4,350
286,090
4,350
6,940
1345,000
13,880
1,090
286,090
4,350
0,000
0,000
0,000
Kesimpulan
Gaya
Batang Tekan
3214,000
kg
Batang Tarik
2642,000
kg
Batang Tekan
680,000
kg
Batang Tarik
1345,000
kg
46
4.8. Mendimensi Batang Setelah didapatkan gaya-gaya batang dilakukan pendimensian batang sesuai dengan gaya batang yang bekerja yaitu batang tekan atau batang tarik. Dari besarnya gaya tersebut bisa didapatkan ukuran dari profil kuda-kuda baja. Dalam hal ini direncanakan rangka kuda-kuda baja menggunakan baja profil siku ganda atau dobel.
4.9. Mendimensi Batang Tarik 1.
Perhitungan Batang b
Dari hasil perhitungan gaya batang diperoleh gaya terbesar yaitu : P
= 2642 kg
σ'
= 1700 kg/cm2
Alat sambung yang digunakan adalah “Baut” dengan Δ Fbr = 15 % (diambil nilai maksimal). Fn
=
P
2642 = = 0,96 cm2 σ′ 1700
Fbr = Fn + 15% Fn = 0,96 + 0,144 = 1,104 cm2
Perencanaan mengunakan profil siku sama kaki dobel, jadi Luas Bruto (Fbr) dibagi 2. FProfil
=
Fbr 1,104 = = 0,552 cm2 2 2
Dari tabel baja maka di pakai baja profil siku dengan ukuran 15 x 15 x 4,0 Dengan Nilai FProfil = 1,05 cm2
Struktur Baja I
47
Kontrol Tegangan σ
=
P 2 x FProfil
=
2642 2,1
= 1258,10 kg/cm2 ≤ σ' = 1700 kg/cm2 (Syarat Terpenuhi)
2.
Perhitungan Batang t
Dari hasil perhitungan gaya batang diperoleh gaya terbesar yaitu : P
= 1345 kg
σ'
= 1700 kg/cm2
Alat sambung yang digunakan adalah “Baut” dengan Δ Fbr = 15 % (diambil nilai maksimal). Fn
=
P
1345 = = 0,79 cm2 σ′ 1700
Fbr = Fn + 15% Fn = 0,70 + 0,12 = 0,82 cm2 Perencanaan mengunakan profil siku sama kaki dobel, jadi Luas Bruto (Fbr) dibagi 2. FProfil
=
Fbr 0,82 = = 0,41 cm2 2 2
Dari tabel baja maka di pakai baja profil siku dengan ukuran 15 x 15 x 3,0 Dengan Nilai FProfil = 0,82 cm2 Kontrol Tegangan σ
=
P 2 x FProfil
=
1345 1,64
= 820,12 kg/cm2 ≤ σ' = 1700 kg/cm2 (Syarat Terpenuhi) Sehingga untuk Batang T digunakan Baja profil siku dengan ukuran 15 x 15 x 3,0
4.10. Mendimensi Batang Tekan 1.
Perhitungan Batang a
Dari hasil perhitungan gaya batang diperoleh gaya terbesar yaitu : P
= 3214 kg
Dimana Nilai Lk = 1,10 m
Struktur Baja I
48
FTaksiran = =
P σ′
+ 2.5 Lk2
3214 + 2.5 (1,10)2= 4,92 cm2 1700
Perencanaa menggnakan profil siku sama kaki dobel jad FTaksiran dibagi 2 FProfil =
Ftaksiran = 2,46 cm2 2
Dari tabel didapatkan ukuran baja profil siku 30 x 30 x 5 Dengan Data-Data Sbb : Tebal Plat Buhul direncanakan = 10 mm Ix = Iy = 2,16 cm4 ix = iy = 0,88 cm iξ
= 1,11 cm
iη
= 0,57 cm
ex = ey = 0,92 cm FProfil = 2,78 cm2 IxTotal
= 2.Ix = 4,32 cm4
FTotal
= 2. FProfil= 5,56 cm2
ixTotal
Ix total 4,32 =√ =√ = 0,88 cm Ftotal 5,56
λx
= Lk / ix = 110 / 0,88 = 125≈125
ω
= 3,02 (Dari Tabel Baja)
Kontrol Tegangan σ
P
=
.ω 2 x F profil
=
3214 . 3,02 5,56
= 1645,73 kg/cm2≤σ' = 1700 kg/cm2 (Syarat Terpenuhi)
IyTotal
=2 (2,16) + ( 2 (2,78) x (0,92+0,5)2 ) = 15,53 cm4
Struktur Baja I
49
IyTotal
Iy total 15,53 =√ =√ =1,67 cm Ftotal 5,56
λy
= Lk / iy = 110 / 1,67 = 65,86≈66
ω
= 1,41 (Dari Tabel Baja)
σ
=
.ω 2 x F profil
=
3214 . 1,41 5,56
P
= 815,06 kg/cm2≤σ' = 1700 kg/cm2 (Syarat Terpenuhi)
Menekuk Terhadap Sumbu Bahan λx
= Lk / ix = 110 / 0,88 = 125
ω
= 3,02 (Dari Tabel Baja)
σ
=
.ω 2 x F profil
=
3214 . 3,02 5,56
P
= 1645,73 kg/cm2≤σ' = 1700 kg/cm2 (Syarat Terpenuhi)
Menekuk Terhadap Sumbu Bebas Bahan λy
= Lk / iy = 110 / 1,67 = 65,87
λi
= 40,00
λiy
λy²+m x λi² 65,87²+2 x 40² =√ =√ = 77,02≈77 2 2
ω
= 1,57 (Dari Tabel Baja)
σ
=
.ω 2 x F profil
=
3214 . 1,57 5,56
P
Struktur Baja I
50
= 907,55 kg/cm2≤σ' = 1700 kg/cm2 (Syarat Terpenuhi) "Setelah dilakukan pengecekan terhadap sumbu bahan dan sumbu bebas bahan profil 30 x 30 x 5 aman untuk digunakan"
2.
Perhitungan Batang d
Dari hasil perhitungan gaya batang diperoleh gaya terbesar yaitu : P
= 680 kg
Dimana Nilai Lk = 1,82 m FTaksiran = =
P σ′
+ 2.5 Lk2
680
+ 2.5 (1,82)2= 8,68 cm2 1700
Perencanaa menggnakan profil siku sama kaki dobel jad FTaksiran dibagi 2 FProfil =
Ftaksiran = 4,34 cm2 2
Dari tabel didapatkan ukuran baja profil siku 40 x 40 x 6 Dengan Data-Data Sbb : Tebal Plat Buhul direncanakan = 10 mm Ix = Iy = 6,33 cm4 ix = iy = 1,19 cm iξ
= 1,49 cm
iη
= 0,77 cm
ex = ey = 1,20 cm FProfil = 4,48 cm2 IxTotal
= 2.Ix = 12,66 cm4
FTotal
= 2. FProfil = 8,96 cm2
ixTotal
Ix total 12,66 =√ =√ = 1,41 cm Ftotal 8,96
λx
= Lk / ix = 182 / 1,41 = 129,07≈129
ω
= 3,21 (Dari Tabel Baja)
Struktur Baja I
51
Kontrol Tegangan σ
= =
P
.ω 2 x F profil 680
. 3,21 8,96
= 243,61 kg/cm2≤σ' = 1700 kg/cm2 (Syarat Terpenuhi)
IyTotal
=2 (6,33) + ( 2 (4,48) x (1,20+0,5)2 ) = 38,55 cm4
IyTotal
Iy total 38,55 =√ =√ = 2,07 cm Ftotal 8,96
λy
= Lk / iy = 110 / 2,07 = 53,14≈53
ω
= 1,27 (Dari Tabel Baja)
σ
= =
P
.ω 2 x F profil 680
. 1,27 8,96
= 96,38 kg/cm2≤σ' = 1700 kg/cm2 (Syarat Terpenuhi)
Menekuk Terhadap Sumbu Bahan λx
= Lk / ix = 110 / 1,19 = 92,44≈92
ω
= 1,84 (Dari Tabel Baja)
σ
= =
P
.Ω 2 x F profil 680
. 1,84 8,96
=139,64 kg/cm2≤σ' = 1700 kg/cm2 (Syarat Terpenuhi)
Menekuk Terhadap Sumbu Bebas Bahan λy
= Lk / iy = 110 / 2,07 = 53,14
Struktur Baja I
52
λi
= 40,00
λiy
λy²+m x λi² 53,14²+2 x 40² =√ =√ = 54,88≈55 2 2
ω
= 1,29 (Dari Tabel Baja)
σ
= =
P
.ω 2 x F profil 680
. 1,29 8,96
= 87,90 kg/cm2≤σ' = 1700 kg/cm2 (Syarat Terpenuhi) "Setelah dilakukan pengecekan terhadap sumbu bahan dan sumbu bebas bahan profil 40 x 40 x 6 aman untuk digunakan"
4.11. Merencanakan Pelat Kopel 1.
Batang a
= 3214 kg/cm
Panjang Batang
= 1,10 m
Profil Batang
= 30 x 30 x 5
Dengan Data-Data : Ix = Iy = 2,16 cm4 ix = iy = 0,88 cm iξ
= 1,11 cm
iη
= 0,57 cm
Iη
= 0,91 cm4
ex = ey = 0,92 cm FProfil = 2,78 cm2 Jarak Pelat Kopel
= 36,67 cm
Jumlah Medan
= 3 Buah
Jumlah Pelat Kopel = 4 Buah
Gaya Lintang yang dipikul pelat kopel
= 0,02 x 3214 = 64,28 kg
Tegangan geser persatuan panjang
= D x Sy/Iy = 64,28 x 3,22 / 15,53 = 13,33 kg/m
Struktur Baja I
53
Dimana Sy
= Fprofil . ½ . a = 2,27 x ½ x 2,84 = 3,22 cm3
Jadi gaya geser yang dipikul pelat kopel adalah : L
= t x L1 =13,33 x 36,67 = 488,81 kg
Ukuran pelat kopel : Tebal Pelat
= 10 mm
Ip / a
≥10 ( Iη / L1 )
a
≥ 2 . ex + (Tebal Pelat)
( 1/12(1,0)h3) / 2,84 ≥10 (0,91 / 36,67) h3
≥8,62
h
≥2,05 cm
h
≈ 2 cm
Dari Perhitungan maka digunakan plat kopel ukuran 58 x 20 x 10 Direncanakan las sudut
0,8
P1
=
x 488,81 = 260,70 kg 0,5+1,0
σ
=τ=
δi
= √σ² + 3 τ²≤ 1.700 kg/cm2
δi
= √(
1/2 (260,70)(√2) 0,5 Ln
1/2 (260,70)(√2)
1/2 (260,70)(√2)
0,5 Ln
0,5 Ln
Struktur Baja I
)² + 3. (
)² 54
368
1106,05
δi
= √(
δi
=
Ln
= 0,65 cm
a
≤1/2.(t).(√2 ) = 0,57 cm
a
= 0,50
Ln
)² + (
Ln
)²
1474,05 ≤ 1.700 kg/cm2 Ln
...........(Untuk Las)
Lmaks = 40a = 22,80 cm LBruto = Ln + 3a = 0,65 + 3(0,50) =2,15 cm ≈ 3 cm Jadi ukuran las 30 x 5 mm Kontrol Tegangan Akibat Geser τ
3 D = x 2 A 3 62,28 = x = 24,105 kg/cm2 ≤τ ijin (0,6 x 1700 = 1020 kg/cm2) 2 4
(Konstrksi Aman)
2.
Batang d
= 680 kg/cm
Panjang Batang
= 1,82 m
Profil Batang
= 40 x 40 x 6
Dengan Data-Data : Ix = Iy = 6,33 cm4 ix = iy = 1,19 cm iξ
= 1,49 cm
iη
= 0,77 cm
iη
= 2,67 cm4
ex = ey = 1,20 cm FProfil = 4,48 cm2 Jarak Pelat Kopel
= 37,40
Jumlah Medan
= 5 Buah
Jumlah Pelat Kopel
= 6 Buah
Gaya lintang persatuan pelat kopel Struktur Baja I
= 0,02 x 680 = 13,60 kg 55
Tegangan geser persatuan panjang
= D x Sy/Iy = 13,60 x 7,62 / 38,55 = 2,69 kg
Dimana Sy = Fprofil . ½ . a = 4,48 x ½ x 3,40 = 7,62 cm3 Jadi gaya geser yang dipikul pelat kopel adalah : L
= t x L1 = 2,25 x 37,40 = 84,15 kg
Ukuran pelat kopel : Tebal Pelat
= 10 mm
Ip / a
≥10 ( Iη / L1 )
a
≥ 2 . ex + (Tebal Pelat)
( 1/12(1,0)h3) / 3,40 ≥ 10 (2,67 / 37,40) h3
≥28,97
h
≥3,07 cm
h
≈ 3 cm
Dari Perhitungan maka digunakan plat kopel ukuran 58 x 30 x 10
Direncanakan las sudut
0,8
P1
=
x 84,15 = 44,88 kg 0,5+1,0
σ
=τ=
δi
= √σ² + 3 τ²≤ 1.700 kg/cm2
1/2 (44,88)(√2)
Struktur Baja I
0,5 Ln
56
1/2 (44,88)(√2)
1/2 (44,88)(√2)
0,5 Ln
0,5 Ln
δi
= √(
δi
= √(
δi
=
Ln
= 0,13 cm
a
≤ 1/2.(t).(√2 ) = 0,57 cm
a
= 0,50
63,5 Ln
)² + 3. (
190,4
)² + (
Ln
)²
)²
200,709 ≤ 1.700 kg/cm2 Ln
...........(Untuk Las)
Lmaks = 40a = 22,80 cm LBruto = Ln + 3a = 0,13 + 3(0,50) = 1,63 cm ≈2 cm Jadi ukuran las 20 x 5 mm Kontrol Tegangan Akibat Geser τ
3 D = x 2 A 3 13,60 = x = 5,10 kg/cm2 ≤τ ijin (0,6 x 1700 = 1020 kg/cm2) 2 4
(Konstrksi Aman)
4.12. Menghitung Sambungan 1.
Menghitung Jumlah Baut
Batang A (Batang Tekan) dipakai profil siku sama kaki 30 x 30 x 5 Kekuatan Baut : direncanakan menggunakan baut)
= 8 mm
Tebal Pelat buhul S1
= 10 mm
Tebal siku profil S2=S3
= 5 mm Jadi S2 + S3 = 10 mm
Gaya (N)
= 3214 kg
σ'
= 100 kg/cm2
dn
= 0,8 cm
d
= 0,8 + 0,1 = 0,9 cm
s
= 10 mm (tebal terkecil antara pelat dengan t profil)
N Ggeser 2 Irisan Struktur Baja I
= 2 x 1/4 x π x dn2 x σ 57
= 2 x 1/4 x π x 0.82 x ( 0.60 x 1700 ) = 1024,896 kg = d x s x σ Tumpuan
N Tumpuan
= 0,9 x 1.0 x 1.5 x 1700 = 2295 kg Diambil N Terkecil
= 1024,897 kg P 3214 = = = 3,01 ≈ 3 N 1024,896
n
Jadi dipakai baut ukuran 3 Ø 8 mm Dikarenakan gaya batang untuk batang a1 s/d a6 relatif sama besarnya atau dalam hal ini diambil gaya terbesar, maka bisa ditarik kesimpulan bahwa seluruh batang A menggunakan jumlah dan diameter baut yang sama yaitu 3 Ø 8 Menghitung Jarak Baut
3Ø 8
30 x 30 x 5
Pelat Buhul t = 10 mm
Jarak dari baut ke tepi 1,2 d
≤
s1
≤ 3d atau 6t
1.2 ( 0,8 )
≤
s1
≤ 3 (0,8) atau 6 (1,0)
0,96
≤
s1
≤ 2,4 atau 4,8
Diambil nilai S1 = 1,5 cm Jarak Antar Baut 2,5 d
≤
S
≤ 7d atau 14t
2,5 ( 0,8 )
≤
S
≤ 7 (0,8) atau 14 (1,0)
2
≤
S
≤ 5,6 atau 14
Diambil nilai S = 3 cm Jadi Panjang S1+S+S+S1 = 9 cm Lebar (Ukuran Profil) = 3,0 cm Struktur Baja I
58
Luas bruto area pelemahan = 9 x 3,0 Kontrol Kekuatan Baut Py = P. Sin 40°
Px = P. Cos 40° Gaya pada 1 Baut
Gaya yang bekerja
P/Jumlah Baut
P
3214
P
1071,33
Px
2065,92
Px
688,64
Py
2462,07
Py
820,68
Terhadap sumbu x τ
Px
=
≤ 0,6 x 1600 3.A Baut
=
688,64 = 456,05 kg/cm2≤ 1071,33 kg/cm2 1,51
(Konstruksi Aman)
Terhadap sumbu y τ
Py
=
≤ 0,6 x 1700 3.A Baut
=
820,68 = 543,50 kg/cm2≤ 1071,33 kg/cm2 1,51
(Konstruksi Aman)
Terhadap sumbu x σ tpx =
Px 688,64 = d.s 0,9 .1
= 765.156 kg/cm2 ≤ (1,5 x 1700 = 2550 kg/cm2) (Konstrksi Aman)
Struktur Baja I
59
Terhadap sumbu y σ tp =
Py 820,68 = d.s 0,9 .1
= 911,867 kg/cm2 ≤ (1,5 x 1700 = 2250 kg/cm2) (Konstrksi Aman) Setelah dilakukan kontrol kekuatan baut 3 Ø 8 aman digunakan
Batang B (Batang Tarik) dipakai profil siku sama kaki 15 x 15 x 4 Kekuatan Baut : direncanakan menggunakan baut)
= 8 mm
Tebal Pelat buhul S1
= 10 mm
Tebal siku profil S2=S3
= 4 mm Jadi S2 + S3 = 8 mm
Gaya (N)
= 2642 kg
σ'
= 1700 kg/cm2
dn
= 0,8 cm
d
= 0,8 + 0,1 = 0,9 cm
s
= 8 mm (tebal terkecil antara pelat dengan t profil)
N Ggeser 2 Irisan
= 2 x 1/4 x π x dn2 x σ = 2 x 1/4 x π x 0.82 x ( 0.60 x 1700 ) = 1024,896 kg
= d x s x σ Tumpuan
N Tumpuan
= 0,9 x 0,8 x 1.5 x 1700 = 1836 kg Diambil N Terkecil n
= 1024,896 kg P 2642 = = = 2,58≈ 3 N 1024,896
Jadi dipakai baut ukuran 3 Ø 8 mm Dikarenakan gaya batang untuk batang b1 s/d b6 relatif sama besarnya atau dalam hal ini diambil gaya terbesar, maka bisa ditarik kesimpulan bahwa seluruh batang A menggunakan jumlah dan diameter baut yang sama yaitu 3 Ø 8
Struktur Baja I
60
Menghitung Jarak Baut
ᶲ ᶲ ᶲ
3Ø 8
15 x 15 x 4 Pelat Buhul t = 10 mm
Jarak dari baut ke tepi 1,2 d
≤
s1
≤ 3d atau 6t
1.2 ( 0,8 )
≤
s1
≤ 3 (0,8) atau 6 (1,0)
0,96
≤
s1
≤ 2,4 atau 4,8
Diambil nilai S1 = 1,5 cm Jarak Antar Baut 2,5 d
≤
S
≤ 7d atau 14t
2,5 ( 0,8 )
≤
S
≤ 7 (0,8) atau 14 (1,0)
2
≤
S
≤ 5,6 atau 14
Diambil nilai S
= 3 cm
Jadi Panjang S1+S+S+S1
= 9 cm
Lebar (Ukuran Profil)
= 1,5 cm
Luas bruto area pelemahan
= 9 x 1,5
Kontrol Kekuatan Baut Gaya pada 1 Baut
Gaya yang bekerja P
τ
2642
P/Jumlah Baut P
880,67
P
=
≤ 0,6 x 1700 3.A Baut
=
880,67 = 514,16 kg/cm2≤ 880,67 kg/cm2 1,51
(Konstruksi Aman)
Struktur Baja I
61
σ tp =
P d.s
=
880,67 0,9 .1
= 978,856 kg/cm2 ≤ (1,5 x 1700 = 2550 kg/cm2) (Konstruksi Aman) Setelah dilakukan kontrol kekuatan baut 3 Ø 8 aman digunakan
Batang D (Batang Tekan) dipakai profil siku sama kaki 40 x 40 x 6 Kekuatan Baut : direncanakan menggunakan baut
= 8 mm
Tebal Pelat buhul S1
= 10 mm
Tebal siku profil S2=S3
= 6 mm Jadi S2 + S3 = 12 mm
Gaya (N)
= 680 kg
σ'
= 1700 kg/cm2
dn
= 0,8 cm
d
= 0,8 + 0,1 = 0,9 cm
s
= 10 mm (tebal terkecil antara pelat dengan t profil)
N Ggeser 2 Irisan
= 2 x 1/4 x π x dn2 x σ = 2 x 1/4 x π x 0.82 x ( 0.60 x 1700 ) = 1024,896 kg
= d x s x σ Tumpuan
N Tumpuan
= 0,9 x 1.0 x 1.5 x 1700 = 2295 kg Diambil N Terkecil n
= 1024,896 kg P 680 = = = 0,66≈ 2 N 1024,896
Jadi dipakai baut ukuran 2Ø 8 mm Dikarenakan gaya batang untuk batang b1 s/d b6 relatif sama besarnya atau dalam hal ini diambil gaya terbesar, maka bisa ditarik kesimpulan bahwa seluruh batang A menggunakan jumlah dan diameter baut yang sama yaitu 2 Ø 8
Struktur Baja I
62
Menghitung Jarak Baut
2Ø 8
15 x 15 x 3
α Pelat Buhul t =10 mm
43⁰ 1,047
Gaya pada 1 Baut
Gaya yang bekerja
P/Jumlah Baut
P
680
P
340
Px
437,10
Px
218,55
Py
520,91
Py
260,455
Jarak dari baut ke tepi 1,2 d
≤
s1
≤ 3d atau 6t
1.2 ( 0,8 )
≤
s1
≤ 3 (0,8) atau 6 (1,0)
0,96
≤
s1
≤ 2,4 atau 4,8
Diambil nilai S1 = 1,5 cm Jarak Antar Baut 2,5 d
≤
S
≤ 7d atau 14t
2,5 ( 0,8 )
≤
S
≤ 7 (0,8) atau 14 (1,0)
2
≤
S
≤ 5,6 atau 14
Diambil nilai S
= 3 cm
Jadi Panjang S1+S+S1
= 6 cm
Lebar (Ukuran Profil)
= 4,0 cm
Luas bruto area pelemahan
= 6 x 4,0
Terhadap Sumbu x τ
Px
=
≤ 0,6 x 1700 2.A Baut
=
218,55 = 216,38 kg/cm2≤ 340 kg/cm2 1,01
(Konstruksi Aman)
Struktur Baja I
63
Terhadap sumbu y τ
Py
=
≤ 0,6 x 1700 2.A Baut
=
260,455 = 257,88 kg/cm2≤ 340 kg/cm2 1,01
(Konstruksi Aman)
Terhadap sumbu x σ tp =
Px 218,55 = d.s 0,9 .1
= 242.83 kg/cm2 ≤ (1,5 x 1700 = 2550 kg/cm2) (Konstrksi Aman)
Terhadap sumbu y σ tp =
Py 260,455 = d.s 0,9 .1
= 289,40 kg/cm2 ≤ (1,5 x 1700 = 2550 kg/cm2) (Konstrksi Aman) Setelah dilakukan kontrol kekuatan baut 2Ø 8 aman digunakan
Batang T (Batang Taik) dipakai profil siku sama kaki 15 x 15 x 3 Kekuatan Baut : direncanakan menggunakan baut)
= 8 mm
Tebal Pelat buhul S1
= 10 mm
Tebal siku profil S2=S3
= 3 mm Jadi S2 + S3 = 6 mm
Gaya (N)
= 1345 kg
σ'
= 1700 kg/cm2
dn
= 0,8 cm
d
= 0,8 + 0,1 = 0,9 cm
s
= 6 mm (tebal terkecil antara pelat dengan t profil)
N Ggeser 2 Irisan
= 2 x 1/4 x π x dn2 x σ = 2 x 1/4 x π x 0.82 x ( 0.60 x 1700 ) = 1024,896 kg
Struktur Baja I
64
= d x s x σ Tumpuan
N Tumpuan
= 0,9 x 0,6 x 1.5 x 1700 = 1377 kg Diambil N Terkecil
= 1024,896 kg P 1345 = = = 1,31≈ 2 N 1024,896
n
Menghitung Jarak Baut 15
15 x 15 x 3
ᶲ ᶲ
Pelat Buhul t=10
2Ø 8
Jarak dari baut ke tepi 1,2 d
≤
s1
≤ 3d atau 6t
1.2 ( 0,8 )
≤
s1
≤ 3 (0,8) atau 6 (1,0)
0,96
≤
s1
≤ 2,4 atau 4,8
Diambil nilai S1 = 1,5 cm Jarak Antar Baut 2,5 d
≤
S
≤ 7d atau 14t
2,5 ( 0,8 )
≤
S
≤ 7 (0,8) atau 14 (1,0)
2
≤
S
≤ 5,6 atau 14
Diambil nilai S
= 3 cm
Jadi Panjang S1+S+S
= 6 cm
Lebar (Ukuran Profil)
= 1,5 cm
Luas bruto area pelemahan
= 6 x 1,5
Kontrol Kekuatan Baut Gaya pada 1 Baut Gaya yang bekerja P/Jumlah Baut P
τ
1345
=
P
672,50
P
≤ 0,6 x 1700 2.A Baut
Struktur Baja I
65
=
672,50 = 665,84 kg/cm2≤ 672,50 kg/cm2 1,01
(Konstruksi Aman)
σ tp =
P
=
672,50
d.s 0,9 .0,6
= 1245,37 kg/cm2 ≤ (1,5 x 1700 = 2550 kg/cm2) (Konstruksi Aman)
Struktur Baja I
66
BAB V PENUTUP
5.1
Kesimpulan
Dari hasil perhitungan konstruksi kuda – kuda baja di atas dapat penulis simpulkan : 1.
Konstruksi kuda-kuda menggunakan baja konvensional profil siku ganda a) 15x15x4 untuk batang (b) b) 15x15x3 untuk batang (t) c) 30x30x5 untuk batang (a) d) 40x40x6 untuk batang (d)
2.
Gording menggunakan profil kanal 160 x 65 x 7.5 x 10.5 dan sambungan menggunakan baut.
3.
Kesimpulan akhir dari perhitungan kuda-kuda baja ini adalah ukuran atau dimensi dari profil kuda-kuda sangat tergantung daripada beban yang bekerja di atasnya misalnya , beban angin, beban atap, beban kuda-kuda itu sendiri.
5.2
Saran
Dalam perhitungan kuda-kuda baja ini dapat penulis sarankan hal-hal sebagai berikut : 1.
Dalam perencanaan kuda-kuda baja, mahasiswa sebaiknya mengacu pada SNI Baja atau referensi-referensi lain yang bisa dipertanggungjawabkan keabsahannya.
2.
Dikarenakan banyaknya referensi tentang konstruksi baja, diharapkan mahasiswa sering melakukan assistensi kepada dosen pembimbing agar perencanaan kuda-kuda baja ini benar.
3.
Untuk proses perhitungan gaya batang sebaiknya dilakukan dengan cara analitis maupun grafis sehingga kesalahan perhitungan bisa diminimalkan.
Struktur Baja I
67
DAFTAR PUSTAKA
Ir. Rudy Gunawan , Tabel Profil Konstruksi Baja, 2011, Cetakan ke 20, Yogyakarta SNI 03 - 1729 – 2002 , Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan Gedung, 2002, Departemen Pekerjaan Umum Direktorat Penyelidikan Masalah Bangunan, Peraturan Pembebanan Indonesia Untuk Gedung 1983, Cetakan Kedua, Bandung Dian Ariestadi, Teknik Struktur Bangunan Jilid III, 2008 www.ilmu-sipil.com
Struktur Baja I
68