MODUL 3CONTOH DESAIN GORDING RANGKA BATANG ATAP BAJABentuk Rangka Atap 6 Panel Diagonal Menaik

Gambar 1. Bentuk Rangka Atap 6 Panel Diagonal Menaik

Diketahui: Bentuk rangka atap seperti gambar di atas.

Bentang kuda-kuda= 6 x ( 2,75 m ) =16,5 meter

Berat kuda-kuda (diasumsikan) =20 kg/m2Jarak antar kuda-kuda = 2,75 meter

Kemiringan atap Mutu Profil Batang: BJ. 37 ; E = 2,1 x 106Bahan Atap dari genteng = 50 kg/cm2Sambungan: menggunakan bout

Beban pekerja (beban hidup terpusat) =100 kg

Beban air hujan = 10 kg

Tekanan angin 25 kg/m2Diminta: Rencanakanlah gordingnya dengan memakai profil baja Kanal lip

TAHAPAN PERENCANAAN

1. Menghitung Panjang Batang Yang Membentuk Rangka Atap

Sesuai dengan bentuk yang dipilih misalnya bentuk rangka atap 6 panel diagonal menaik, maka selanjutnya berikanlah nomornomor dari setiap batang secara berurutan, yaitu:

Batang bawah: , , , , , Batang atas: , , , , , Batang vertikal: , , , ,

Batang diagonal: , , , SHAPE \* MERGEFORMAT

Gambar 2. Menentukan Notasi Batang

Perhitungan panjang batang-batang

(a) Panjang batang bawah: b1 = b2 = b3 = b4 = b5 = b6 =2,75 meter

(b) Panjang batang atas: ( a1 = a2 = a3 = a4 = a5 = a6 =3,175 meter

(c) Panjang batang vertikal:

= 2,75 tg30 = 1,588 meter ( = 1,588 meter

= 5,50 tg30 = 3,175 meter ( v4 = = 3,175 meter

= 8,25 tg30 = 4,763 meter

(d) Panjang batang diagonal:

( ( Tabel Panjang BatangBatang AtasBatang BawahBatang VertikalBatang Diagonal

No.Panjang(m)No.Panjang(m)No.Panjang(m)No.Panjang(m)

13,17572,75131,588144,200

23,17582,75153,175165,499

33,17592,75174,763185,499

43,175102,75193,175204,200

53,175112,75211,588

63,175122,75

2. Desain Dimensi Gording

SHAPE \* MERGEFORMAT

Gambar 3. Letak Gording Pada Rangka Atap

Untuk gording biasanya digunakan profil C kanal lip. Jarak gording dipengaruhi oleh jenis penutup atap yang akan digunakan pada bangunan itu. Untuk atap seng, asbes gelombang, dan aluminium, jarak gordingnya harus diperhatikan supaya penutup atap dapat memikul beban tertentu ditengah bentang.

Untuk mendimensi gording harus diperhitungkan beban-beban berikut:

a) Berat sendiri gording, biasanya ditaksir sekitar 10 20 kg/m

b) Muatan atap, tergantung dari penutup atap

c) Tekanan angin, tergantung dari kemiringan atap

d) Muatan hidup, biasanya 100 kg di tengah bentang

Catatan: Kalau atapnya dari genteng, maka masukkan berat usuk/reng ke perhitungan, demikian juga halnya kalau pakai plafond.

Selanjutnya, hitunglah gaya ekstrim kombinasi pembebanan akibat berat sendiri dan beban tak terduga, dan kombinasi pembebanan akibat berat sendiri dan angin. Selanjutnya Anda dapat menentukan dimensi gording dari Tabel Profil dan memeriksa dimensi gording tersebut terhadap berat sendiri dan terhadap lendutan.

(a) Berat Sendiri =Beban Mati (DL)

Muatan atap = 50 kg/m2 x 3,175 x 1 = 158,75 kg/m

Berat Gording (taksir) +pelengkap (10%) =11+1,1 = 12,1 kg/m +

--------------------------------------------------------------

Q = 170,85 kg/m ( diuraikan menjadi Qx dan QyQx = Q sin30 = 170,85 sin30 = 85,425 kg/m

Qy = Q cos30 = 170,85cos30 = 147,96 kg/m

( ( ( ( (b) Beban tak terduga atau Beban Hidup (P = 100 kg)

Px = P.sin30 = 100 x 0,5 = 50 kg Py = P.cos30 = 100 x 0,866 = 86,60 kg

( ( ( ( (c) Beban Air Hujan (G = 100 kg)

Gx = G.sin30 = 10 x 0,5 = 5 kg

Gy = G.cos30 = 10 x 0,866 = 8,66 kg

( ( ( ( (d) Beban angin (menurut peraturan Muatan NI 8) ( q = 25 kg/m2Atap tanpa dinding, , maka C = + 0,8 dan 0,4

W tekan = (0,02 0,4) . q . jarak gording = (0,02 . 30o 0,4) . 25 . 3,175 = 15,875 Kg/m ( ( W hisap = - 0,4 . W . jarak gording = - 0,4 . 25 . 3,175 = - 31,75 Kg/m ( ( Tapi dalam hal ini, Wy = Wtekan= 15,875 kg/m dan Wx = Whisap = 0 karena arah angin tegak lurus ke atap.

(e) Perhitungan momen

Tabel Momen dan BebanMomenBeban Mati (a)Beban Hidup (b)Beban

Hujan (c)Beban Angin(kg/m)Beban (kg/m)

TekanHisapTetapSementara

Mx34,96729,7692,04715,007-30,01466,78381,790

My80,75334,3754,727----119,855119,855

3. Mendimensi Gording ( Dipilih profil Light Lip ChannelsUntuk gording C diperkirakan bahwa Wx = 3 Wy

Karena beban sementara, maka tegangan izin ditambah 30%.

Berdasarkan kombinasi berat sendiri dan beban tak terduga adalah sebagai berikut:

( ( Berdasarkan kombinasi berat sendiri dan angin:

( ( Dari hasil perhitungan di atas, bahwa yang menentukan untuk dimensi gording: Wx > 27,6 cm3

Pilihlah profil C dari tabel profil baja ( misalkan dipilih profil C 150 x 75 x 20 x 4,5 ( diperoleh data tabel: Profil baja C 150 x 75 x 20 x 4,5

Ix = 489 cm4 ; Wx = 65,2 cm3 ; ix = 5,92 cm

Iy = 99,2 cm4 ; Wy = 19,8 cm3 ; iy = 2,66 cm

Baja BJ. 37 ; E = 2,1 x 106

4. Pemeriksaan Tegangan dan Lendutan a. Terhadap Beban Tetap

( .. OK!b. Terhadap Beban Sementara

( ..OK!c. Terhadap Lendutan

* Tinjau lendutan akibat berat sendiri:

Q = 170,85 kg/m ( dan Maka: Qx = 85,425 kg/m = 0,85425 kg/cm dan Qy= 147,96 kg/m = 1,4796 kg/cm

( ( ( ( * Tinjau akibat beban tak terduga ( ( ( ( * Tinjau akibat beban angin

( dimana Wy = 1,107 kg/cm (angin datang)

( Pelendutan maksimum adalah kombinasi berat sendiri dan beban tak terduga:

Ternyata: f = 0,434 cm < f max = 1,528 cm .OK!Dengan demikian Gording C 150x75x20x4.5 dapat digunakan karena:

(Telah memenuhi syarat terhadap kontrol akibat berat sendiri

(Telah memenuhi syarat terhadap kontrol lendutan.

RANGKA BATANG ATAP BAJA: GAYA-GAYA BATANG Bentuk struktur rangka batang (truss) dipilih karena mampu menerima beban struktur relatif besar dan dapat melayani kebutuhan bentang struktur yang panjang. Bentuk struktur ini dimaksudkan menghindari lenturan pada batang struktur seperti terjadi pada balok. Pada struktur rangka batang ini batang struktur dimaksudkan hanya menerima beban normal baik tarikan maupun beban tekan. Bentuk paling sederhana dari struktur ini adalah rangkaian batang yang dirangkai membentuk bangun segitiga (Gambar 1.). Struktur ini dapat dijumpai pada rangka atap maupun jembatan.

Gambar 1. Tipikal Struktur Rangka Batang

Titik rangkai disebut sebagai simpul/buhul atau titik sambung. Struktur rangka statis umumnya memiliki dua dudukan yang prinsipnya sama dengan dudukan pada struktur balok, yakni dudukan sendi dan dudukan gelinding atau gelincir/rol. Gambar 1. menunjukkan struktur rangka batang yang tersusun dari rangkaian bangun segitiga yang merupakan bentuk dasar yang memiliki sifat stabil. Persyaratan yang harus dipenuhi untuk kestabilan rangka batang dapat dituliskan sebagai berikut:

(1.1) dimana: ( Jumlah batang ( Jumlah simpul

( Jumlah komponen reaksi ( dan SHAPE \* MERGEFORMAT

Gambar 2. Tipikal Bentuk Struktur Rangka Batang Sederhana

Rangka batang tersebut terdiri dari 9 batang struktur (member) dan 6 titik sambung atau simpul (A-F). Sebagaimana dikemukakan pada bagian balok, bahwa dudukan sendi A dapat menerima 2 arah komponen reaksi, RV dan RH. Sedangkan dudukan gelinding B dapat menerima komponen reaksi RV. Sehingga terdapat 3 komponen reaksi dudukan. Berdasarkan persyaratan tersebut kestabilan rangka batang dapat ditulis:

n = 2 J R ( 9 = 2 x 6 3 ( 9 = 12 3 (ok)

Untuk dapat menentukan gaya dengan prinsip perhitungan gaya sesuai hukum Newton, persyaratan kestabilan tersebut harus dipenuhi lebih dahulu. Jika suatu struktur rangka tidak memenuhi persyaratan kestabilan tersebut, struktur rangka tersebut disebut sebagai struktur rangka statis tak tentu. Struktur statis tak tentu ini memerlukan persamaan dan asumsi cukup rumit dan merupakan materi untuk pendidikan tinggi. Metode yang banyak digunakan dalam perhitungan rangka sederhana adalah metode kesetimbangan titik simpul dan metode potongan (Ritter).1. Metode Kesetimbangan Titik Simpul (Buhul)Metode ini menggunakan prinsip bahwa jika stabilitas dalam titik simpul terpenuhi, berlaku hukum bahwa jumlah komponen reaksi harus sama dengan nol, maka:

( ; ;

Dengan begitu gaya batang pada titik simpul tersebut dapat ditentukan besarnya.

Metode ini meliputi dua cara yakni secara analitis dan grafis.

Tahapan yang perlu dilakukan untuk menentukan gaya batang pada struktur rangka batang adalah sebagai berikut.

(1) Memeriksa syarat kestabilan struktur rangka batang

(2) Menentukan besar gaya reaksi dudukan

(3) Menentukan gaya batang di tiap simpul dimulai dari simpul pada salah satu dudukan.

(4) Membuat daftar gaya batang

Secara grafis, skala lukisan gaya harus ditentukan lebih dahulu baru kemudian melukis gaya yang bersesuaian secara berurutan. Urutan melukis dimaksud dapat searah dengan jarum jam atau berlawanan arah jarum jam.

Selanjutnya akan ditunjukkan contoh persoalan dalam menentukan gaya-gaya batang dalam elemen struktur rangka atap baja, disajikan dalam modul selanjutnya (modul 4).========================================================================

2,75 m

2,75 m

2,75 m

2,75 m

2,75 m

2,75 m

x

y

G

1

2 m

2

6

7

5

2 m

9

2 m

Struktur Baja IIDr. Ir. Djamal Muhammad Abdat, MT.Pusat Pengembangan Bahan AjarUniversitas Mercu Buana

111