Modul+statika+pertemuan+_10_Struktur+Rangka+Batang

MODUL PERKULIAHAN

Statika Struktur Rangka Batang

Program Studi

Fakultas Fakultas Teknik Teknik Perencanaan dan Desain

Teknik T eknik Sipil

Tatap Muka

"#

Kode MK

Disusu Ole!

MK""""# $

Retna Kristiana, ST, MM

A%stra&t

Kompetesi

Mata kuliah Statika berisi tentang materi mengenai cara-cara analisis struktur statis tertentu untuk menghitung reaksi-reaksi perletakan dan gaya-gaya dalam struktur balok sederhana, balok gerber/majemuk, portal pelengkung tiga sendi, dan rangka batang

Mahasiswa dapat menganalisa struktur statis tertentu (balok, portal, dan rangka batang), dapat menghitung reaksi perletakan, menghitung dan membuat diagram gaya-gaya dalam, serta garis pengaruh untuk balok dan rangka batang.

Struktur Rangka Batang A' PEN(ERTIAN RAN(KA )ATAN( Konstruksi rangka batang terdiri-dari batang-batang yang lurus dan yang disambung pada titik simpul. eban-beban luar pada konstruksi rangka batang hanya boleh bekerja pada titik simpul (engsel) ( !. "rick, #$%$). eban-beban luar yang bekerja pada struktur rangka batang terdiri-dari beban mati dan beban hidup. eban mati berupa berat sendiri dan meterial-material yang dipasang permanen dan beban hidup berupa beban yang dapat bergerak atau dapat digerakan seperti & kendaraan dan lain sebagainya. Konstruksi rangka batang hanya menerima gaya tekan dan tarik. esarnya gayagaya itu dapat dipengaruhi oleh panjang konstruksi dan besarnya beban yang bekerja pada konstruksi rangka batang tersebut. 'engan besar beban yang sama tetapi letak beban berbeda, maka reaksi perletakannyapun berbeda. angka batang yang akan dibahas adalah rangka batang sederhana, yaitu rangka batang yang memenuhi syarat berikut & #. Sumbu batang berimpit dengan garis dengan garis penghubung antara kedua ujung sendi. itik sambungan disebut titik simpul atau simpul . *aris yang menghubungkan semua simpul pada konstruksi rangka disebut garis sistem. +. Muatan yang bekerja pada rangka batang harus menangkap pada simpul. . *aris sistem dan gaya luar harus terletak dalam satu bidang datar. angka batang merupakan rangka batang statis tertentu, baik ditinjau dari keseimbangan gaya luar maupun dari keseimbangan gaya dalam. 'ari persyaratan tersebut di atas, jadi rangka batang sederhana adalah suatu rangka batang yang tersusun dari segitiga-segitiga batang. Salah satu bentuk rangka batang sederhana diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

D 1

13

2 14

G

3

15 16

H 4 17

K

18

5

C

19 20 21

6

B

A

12 E

11

F

10

I

9 J

8

L 7

angka atang Sederhana atang-batang pada rangka batang di atas , dapat dibagi menjadi batang tepi dan batang pengisi , yang dirinci sebagai berikut & (a) atang tepi atas, yaitu batang-batang #, +, , , , 0 (b) atang tepi bawah, yaitu batang-batang %, 1, $, #2, ##, #+0 (c) atang pengisi

*" +

2

Statika etna Kristiana, S, MM

Pusat )a!a A,ar da eLearig http&//www.mercubuana.ac.id

Struktur Rangka Batang diagonal yang disebut batang diagonal, yaitu batang-batang #, #, #1, +20 (d) atang pengisi tegak yang disebut batang tegak, yaitu batang-batang #, #, #%, #$, +#. Sedangkan simpul pada rangka, yaitu 3, , 4, ', 5, ", *, !, 6, 7, K, dan 8.

)' PEN((UNAAN RAN(KA )ATAN( PADA )AN(UNAN Salah satu sistem konstruksi ringan yang mempunyai kemampuan besar, yaitu berupa suatu Rangka Batang . angka batang merupakan suatu konstruksi yang terdiri dari sejumlah batang-batang yang disambung satu dengan yang lain pada kedua ujungnya, sehingga membentuk satu kesatuan struktur yang kokoh. entuk rangka batang dapat bermacam-macam sesuai dengan 9ungsi dan konstruksi, seperti konstruksi untuk jembatan, rangka untuk atap, serta menara, dan sesuai pula dengan bahan yang digunakan, seperti baja atau kayu. :ada konstruksi berat, batang konstruksi dibuat dari bahan baja, yakni batang baja yang disebut baja profil , seperti baja siku, baja kanal, baja 4, baja 6, dan baja pro9il lainnya. angka konstruksi berat yang dimaksud di atas adalah jembatan, rangka bangunan pabrik, menara yang tinggi dan sebagainya. anyak pula dijumpai konstruksi rangka batang yang dibuat dari bahan kayu, baik berupa balok maupun papan. Konstruksi rangka kayu ini banyak diman9aatkan untuk kuda-kuda rangka atap, atau konstruksi yang terlindung. atang-batang pada konstruksi rangka baja biasanya disambung satu dengan yang lain dengan menggunakan las, paku keling atau baut. Sedangkan pada konstruksi rangka kayu la;imnya sambungan itu dilakukan dengan baut atau paku. Sambungan-sambungan ini disebut simpul . erdasarkan anggapan tersebut, maka batang-batang pada rangka batang bersi9at seperti tumpuan pendel, sehingga padanya hanya timbul gaya aksial saja. !al itu akan terjadi apabila gaya-gaya itu menangkap pada simpul. 'engan demikian suatu konstruksi rangka batang jika dibebani gaya pada simpul akan hanya mengalami Gaya Normal , yang selanjutnya disebut Gaya Batang . *aya batang ini bersi9at tarik atau desak. erbagai bentuk rangka batang dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

*ambar a. angka Sederhana

*" +

3



Struktur Rangka Batang

*ambar b. angka :elengkung

*ambar c. angka :elengkung

*ambar c. angka atang
*" +

4



Struktur Rangka Batang Sedikit sekali bentuk rangka batang jembatan yang saat ini digunakan untuk rentangrentang tunggal seperti yang ditunjukkan pada . Khususnya rangka batang yang berbentuk =Pratt >, =Howe>, dan =Warren> secara normal digunakan untuk rentang yang panjangnya berada diatas #12 9t ( m) sampai +22 9t (# m). bentuk paling umum adalah rangka batang bentuk =warren> dengan arah ?ertikal. entuk kon9igurasi rangka batang jembatan dipengaruhi oleh 9aktor eksternal, tinjauan struktural maupun konstruksi. Masing-masing kon9igurasi mempunyai tujuan yang berbeda. eberapa hal yang menjadi bahasan penting dalam kon9igurasi rangka batang adalah & #. Faktor eksternal "aktor-9aktor eksternal memang bukanlah hal yang utama dalam menentukan kon9igurasi rangka batang. @amun 9aktor eksternal juga dapat mempengaruhi bentuk-bentuk yang terjadi. Seperti pada di bawah ini bentuk-bentuk rangka sangat dipengaruhi oleh 9aktor eksternal yaitu dengan berbagai tujuan bentuk atap cenderung mempunyai puncak disisi atas.

"aktor eksternal pada rangka batang (Sumber & Schodek, #$$$) +. Bentuk-bentuk dasar 'itinjau dari segi struktural maupun konstruksi, bentukAbentuk dasar yang digunakan dalam rangka batang merupakan respon terhadap pembebanan yang ada. *aya-gaya internal akan timbul sebagai respon terhadap momen dan gaya geser eksternal. Momen lentur terbesar pada umumnya terjadi di tengah rangka batang yang ditumpu sederhana yang dibebani merata, dan semakin mengecil ke ujung. *aya geser eksternal terbesar terjadi di kedua ujung, dan semakin mengecil ke tengah. Sehingga akan diperoleh tipikal bentuk rangka pada gambar di bawah ini berdasarkan gaya dalam yang ada.

*" +

5




bentuk daa! !an"ka batan" #$u%be! & $'()dek* 1999+ . Rangka batang sejajar :ada rangka batang dengan batang tepi sejajar berdasarkan gambar di bawah ini, momen eksternal ditahan terutama oleh batang-batang tepi atas dan bawah. *aya geser eksternal akan dipikul oleh batang diagonal karena batang-batang tepi berarah horisontal dan tidak mempunyai kontribusi dalam menahan gaya arah ?ertikal. *ayagaya pada diagonal umumnya ber?ariasi mengikuti ?ariasi gaya geser dan pada akhirnya menentukan desain batang.

angka batang tepi sejajar (Sumber & Schodek, #$$$) 4. Rangka batang funicular angka batang yang dibentuk secara funicular berdasarkan gambar di bawah ini,

menunjukan bahwa secara konsep batang nol dapat dihilangkan hingga terbentuk kon9igurasi bukan segitiga, namun tanpa mengubah kemampuan struktur dalam memikul beban rencana. atang-batang tertentu yang tersusun di sepanjang garis bentuk 9unicular untuk pembebanan yang ada merupakan trans9er beban eksternal ke tumpuan. atang-batang lain adalah batang nol yang terutama ber9ungsi sebagai bracing . inggi relati9 pada struktur ini merupakan 9ungsi dari beban dan lokasinya.


*" +

6



angka batang 9unicular (Sumber & Schodek, #$$$)

*ambar e. angka
Struktur Rangka Batang 'engan mempertimbangkan berat atap serta bahan penutup atap, maka konstruksi kudaAkuda akan berbeda satu sama lain. Setiap susunan rangka batang haruslah merupakan satu kesatuan bentuk yang kokoh yang nantinya mampu memikul beban yang bekerja padanya tanpa mengalami perubahan. 'ari contoh-contoh rangka batang, tampak bahwa struktur tersebut berupa rangkaian

*" +

7



bentuk-bentuk segitiga. Sebuah rangka segitiga, meskipun ujung-ujungnya terhubung dengan sendi, merupakan struktur yang stabil. Struktur ini tetap stabil jika dibebani pada jointnya dengan gaya yang terletak pada bidang segitiga tersebut.

Keuntungan rangka batang dibandingkan dengan struktur masi9 (balok penampang penuh) adalah & #. 5lemen/batang-batang yang diperlukan dapat disesuaikan (jenis bahannya maupun besar penampangnya) dengan si9at dan besar gaya yang harus didukung. +. :ada umumnya diperoleh struktur yang lebih ringan, lebih kuat dan lebih kaku. @amun demikian, struktur rangka biasanya memerlukan ruang yang lebih besar dan proses pembuatannya lebih mahal.

Datar Pustaka #

hamrin @asution, +2#+, Modul ulia! "tatika #$ 'epartemen eknik Sipil, "S:, 6M6,

+ 

Medan Besli, +2#2, Mekanika Rekayasa$ *raha 6lmu, Cogyakarta. imoshenko, Coung, '.!., #$$+, Mekanika %eknik &disi ke'(, 5rlangga, 7akarta.

*" +

!



Modul+statika+pertemuan+_10_Struktur+Rangka+Batang

Recommend Documents