Upload
someone4us
View
246
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
sa
Citation preview
i
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ............................................................................................................................................................................i
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................................................................ ii
DAFTAR TABEL ................................................................................................................................................................. ii
BAB 1 PENDAHULUAN ................................................................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ................................................................................................................................................ 1
1.2 Ruang Lingkup Pekerjaan .......................................................................................................................... 1
1.3 Metoda Pelaksanaan ..................................................................................................................................... 1
1.4 Sistematika Pembahasan ............................................................................................................................ 2
BAB 2 METODOLOGI PENGUJIAN .............................................................................................................................. 3
2.1 Pendahuluan .................................................................................................................................................... 3
2.2 Setting Up (Pemasangan) Sampel Atap Metal & Identifikasi Alat Bantu................................. 3
BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA ................................................................................................................................. 6
3.1 Pendahuluan .................................................................................................................................................... 6
3.2 Hasil Pengujian Sampel Atap Metal ........................................................................................................ 6
3.3 Analisis Hasil Pengujian Sampel Atap Metal ................................................................................... 11
BAB 4 KESIMPULAN ..................................................................................................................................................... 12
4.1 Kesimpulan .................................................................................................................................................... 12
ii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Identifikasi Sampel Benda Uji Atap Metal Ex. IMW-1000 ....................................................... 6
Gambar 3.2 Kondisi Awal (Initial Condition) Sampel Atap Metal (Sebelum Pengujian) ..................... 7
Gambar 3.3 Kondisi Akhir Sampel Atap Metal (Setelah Pengujian) ............................................................ 7
Gambar 3.4 Kurva Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 1 ................................................................. 8
Gambar 3.5 Kurva Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 2 ................................................................. 8
Gambar 3.6 Kurva Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 3 ................................................................. 9
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Hubungan Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 1 ............................................................. 9
Tabel 3.2 Hubungan Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 2 .......................................................... 10
Tabel 3.3 Hubungan Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 3 .......................................................... 10
Tabel 3.4 Hasil Analisis Karakteristik Penampang Sampel Atap Metal IMW 1000 ........................... 11
Pengujian Atap Metal IMW-1000
Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 1 PENDAHULUAN 1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pengujian eskperimental material atap metal pada skala laboratorium diperlukan untuk
memvalidasi hasil perhitungan teoretis. Pengujian eksperimental ini dimaksudkan untuk
memperoleh kekuatan dan kekakuan aktual dari karakteristik material dan penampang. Hasil
pengujian yang diperoleh dapat memberikan gambaran atau simulasi perilaku penampang
dengan karakteristik pembebanan yang mirip/mendekati kondisi aktual di lapangan.
Oleh karena itu, Laboratorium Rekayasa Struktur ITB diminta oleh PT. Indoutama Metal Works
(IMW) selaku pemilik produk metal roof (atap metal) ex. IMW – 1000 dengan ketebalan 0.3 – 0.5
mm TCT untuk melakukan pengujian eksperimental skala laboratorium. Pengujian ini
dimaksudkan untuk memperoleh karakteristik penampang seperti beban, lendutan, dan momen
maksimum rata – rata serta informasi tambahan seperti beban & momen servis rata – rata dan
kekakuan (EI) penampang.
1.2 Ruang Lingkup Pekerjaan
Ruang lingkup pekerjaan pengujian atap metal IMW – 1000:
1. Setting up (pemasangan) elemen atap metal (ukuran lembaran ± 100 x 160 cm) pada
dudukan dan alat – alat bantu (load cell, hydraulic jack, LVDT).
2. Pengujian elemen atap metal dengan pembebanan bertahap hingga mengalami kegagalan
(tidak ada penambahan beban).
3. Analisis penampang berdasarkan hasil pengujian untuk memperoleh karakteristik
penampang aktual.
1.3 Metoda Pelaksanaan
Untuk dapat memperoleh karakteristik penampang aktual, maka diperlukan langkah–langkah
sebagai berikut:
a. Pengujian eksperimental atap metal untuk memperoleh kurva beban – perpindahan
untuk level pembebanan tertentu hingga sampel mengalami kegagalan.
Pengujian Atap Metal IMW-1000
Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 1 PENDAHULUAN 2
b. Analisis parameter kekuatan penampang berdasarkan karakteristik penampang aktual
dan kekakuan berdasarkan panjang bentang dan konfigurasi pembebanan.
c. Perbandingan nilai parameter kekuatan dan kekakuan penampang aktual hasil
pengujian eksperimental dan teoretis pemodelan (jika ada).
1.4 Sistematika Pembahasan
Laporan berikut membahas metodologi pengujian, hasil pengujian, dan analisis data hasil
pengujian dengan sistematika sebagai berikut:
1. Pendahuluan, berisi latar belakang, lingkup pekerjaan, metoda pelaksanaan, dan sistematika
pembahasan.
2. Metodologi Pengujian, berisi metoda setting up pengujian dan identifikasi lokasi pencatatan
data pengujian.
3. Hasil & Analisis Data, berisi resume hasil pengujian skala laboratorium dan analisis
karakteristik penampang.
4. Kesimpulan.
Pengujian Atap Metal IMW-1000
Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 2 METODOLOGI PENGUJIAN 3
BAB 2 METODOLOGI PENGUJIAN
2.1 Pendahuluan
Pada bab ini akan dibahas metodologi pengujian eksperimental yang dilakukan di laboratorium
antara lain proses pemasangan sampel atap metal dan identifikasi alat bantu yang digunakan.
2.2 Setting Up (Pemasangan) Sampel Atap Metal & Identifikasi Alat Bantu
Sketsa pemasangan sampel atap metal dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2.1 Sketsa Pemasangan (Setting – Up) Sampel Atap Metal dan Identifikasi Alat Bantu
Keterangan alat bantu yang digunakan:
LC = Load Cell, sensor pencatat besar beban yang diterima sampel
LVDT = Linear Variable Differential Transformer, sensor pencatat besar perpindahan
yang terjadi
Pembebanan bertahap diberikan pada sampel melalui sistem hidrolis (hydraulic jack) dan
ditransfer dengan lengan baja di tengah bentang (lihat Gambar 2.2) hingga sampel atap metal
mengalami kegagalan. Posisi sensor perpindahan (LVDT) diletakkan di bagian bawah (tengah
dan seperempat bentang) dan sensor beban (LC) diletakkan di bagian atas (tengah bentang) –
lihat Gambar 2.3. Masing – masing sensor disambungkan ke data logger untuk keperluan
pencatatan (recording).
1400 100 100
LC
LVDT-1 s.d 3 LVDT-4
Sampel Atap Metal
700 700
Pengujian Atap Metal IMW-1000
Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 2 METODOLOGI PENGUJIAN 4
Gambar 2.2 Pemasangan (Setting – Up) Sampel Atap Metal dan Alat Bantu Laboratorium
Gambar 2.3 Pemasangan Sensor Load Cell & LVDT Laboratorium
Load Cell
LVDT
Pengujian Atap Metal IMW-1000
Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 2 METODOLOGI PENGUJIAN 5
Beberapa persyaratan nilai batas lendutan servis berdasarkan beberapa peraturan yang
berlaku dapat dilihat pada deskripsi berikut.
AISI (American Iron and Steel Institute) – LRFD 1996 mensyaratkan lendutan pada tengah
bentang batang bawah (bottom chord) struktur kuda – kuda baja ringan akibat beban gravitasi,
tidak termasuk berat sendiri, tidak boleh melebihi batasan berikut:
L/360 untuk tipe plafond dengan plester
L/240 untuk tipe plafond fleksibel
L/180 untuk tipe plafond tanpa finishing
L/480 untuk sistem lantai
SNI (Standar Nasional Indonesia) 03-1729-2002 mensyaratkan batas – batas lendutan untuk
keadaan kemampuan-layan batas harus sesuai dengan struktur, fungsi penggunaan, sifat
pembebanan, serta elemen – elemen yang didukung oleh struktur tersebut.
Komponen struktur dengan beban tidak terfaktor
Beban tetap Beban sementara
Balok pemikul dinding atau finishing yang getas
L/360 -
Balok biasa L/240 - Kolom dengan analisis order pertama h/500 h/200 Kolom dengan analisis order kedua h/300 h/200
ASCE (American Society of Civil Engineer) 7-10 Commentary Appendix C mensyaratkan nilai
defleksi umum untuk elemen horisontal dengan beban hidup penuh adalah sebesar L/360 dan
L/240 untuk elemen atap.
Pengujian Atap Metal IMW-1000
Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA 6
BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA
3.1 Pendahuluan
Pada bab ini akan dibahas hasil pengujian atap metal yang terdiri dari kurva beban –
perpindahan untuk masing – masing sensor serta analisis karakteristik kekuatan dan kekakuan
penampang. Identifikasi sampel benda uji atap metal ex. IMW-1000 dapat dilihat pada gambar
berikut:
Gambar 3.1 Identifikasi Sampel Benda Uji Atap Metal Ex. IMW-1000
3.2 Hasil Pengujian Sampel Atap Metal
Pengujian beban bertahap dilakukan pada sampel atap metal dengan konfigurasi seperti
Gambar 2.2. Kondisi awal sampel atap sebelum pengujian adalah tegak lurus terhadap beban
yang diberikan. Kondisi ini dapat diamati pada gambar berikut:
Pengujian Atap Metal IMW-1000
Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA 7
Gambar 3.2 Kondisi Awal (Initial Condition) Sampel Atap Metal (Sebelum Pengujian)
Sedangkan kondisi akhir (setelah pengujian) dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 3.3 Kondisi Akhir Sampel Atap Metal (Setelah Pengujian)
Pengujian Atap Metal IMW-1000
Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA 8
Kurva beban – perpindahan pada sampel IMW – 1000 1 s/d 3 dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 3.4 Kurva Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 1
Gambar 3.5 Kurva Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 2
Pengujian Atap Metal IMW-1000
Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA 9
Gambar 3.6 Kurva Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 3
Tabulasi hasil pengujian beban – perpindahan sampel dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 3.1 Hubungan Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 1
Beban (kg)Perpindahan-1
(mm)
Perpindahan-2
(mm)
Perpindahan-3
(mm)
Perpindahan-4
(mm)
0 0 0 0 0
10 0.56 0.62 0.6 0.6
15 0.86 0.94 0.9 0.84
23 1.42 1.64 1.68 1.44
30 1.82 2.08 2.1 1.82
38 2.26 2.54 2.56 2.22
58 3.3 3.86 3.84 3.3
60 3.5 4.06 4 3.44
78 4.5 5.22 5.16 4.44
80 4.8 5.52 5.44 4.66
85 5.14 5.96 5.92 5.1
98 5.92 6.8 6.7 5.72
110 7.08 8.2 8.16 6.92
123 8.26 9.6 9.64 8.12
133 9.24 10.72 11 9.08
130 14.22 17.4 19.3 13.2
120 17.3 21.64 24.2 16.92
110 21.44 26.44 29.36 18.98
100 28.6 33.88 37.1 23.86
93 43.82 50.38 55.26 34.78
Pengujian Atap Metal IMW-1000
Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA 10
Tabel 3.2 Hubungan Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 2
Tabel 3.3 Hubungan Beban – Perpindahan Sampel IMW 1000 – 3
Beban (kg)Perpindahan-1
(mm)
Perpindahan-2
(mm)
Perpindahan-3
(mm)
Perpindahan-4
(mm)
0 0 0 0 0
18 1.86 1.92 1.86 1.66
38 2.92 3.04 2.92 2.5
55 3.88 4 3.78 3.18
70 4.72 4.86 4.6 3.9
80 5.54 5.76 5.46 4.64
90 6.14 6.42 6.08 5.22
100 6.86 7.14 6.76 5.8
113 7.7 8.04 7.76 6.64
123 8.62 8.94 8.72 7.4
138 9.72 10.02 9.78 8.34
150 10.92 11.16 10.88 9.18
160 13.2 13.3 13.02 10.5
160 16.74 17.28 16.34 13.1
158 22.62 23.48 21.88 17.26
155 30 30.46 28.38 22.1
138 37.82 37.84 35.28 27.4
Beban (kg)Perpindahan-1
(mm)
Perpindahan-2
(mm)
Perpindahan-3
(mm)
Perpindahan-4
(mm)
0 0 0 0 0
13 1.02 1.26 1.38 0.96
23 1.68 2.02 2.22 1.56
33 2.32 2.74 2.94 2.1
43 3.08 3.54 3.78 2.8
53 3.66 4.12 4.3 3.22
63 4.34 4.92 5.14 3.94
68 4.9 5.56 5.8 4.42
83 5.86 6.58 6.74 5.3
90 6.66 7.46 7.68 6.04
103 7.66 8.46 8.64 6.9
110 8.28 9.12 9.28 7.5
120 9.1 9.94 10.06 8.16
130 9.84 10.68 10.74 8.78
143 11.22 11.9 11.9 9.76
148 13.58 14.28 14.14 11.14
150 14.2 14.96 14.76 11.6
148 17.42 18.56 17.84 13.94
148 23.82 24.96 23.54 18.18
150 29.36 30.36 28.72 21.88
150 36.4 37.72 36.3 26.92
125 36.84 38.04 36.68 27.18
125 44.18 45.44 44.12 32.34
123 47.02 48.38 47.16 34.4
115 54.04 55.28 53.82 38.9
110 57.04 58.28 56.88 40.96
100 63.52 64.76 63.26 45.36
Pengujian Atap Metal IMW-1000
Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 3 HASIL & ANALISIS DATA 11
3.3 Analisis Hasil Pengujian Sampel Atap Metal
Analisis karakteristik penampang yang dilakukan antara lain beban, lendutan, momen
maksimum dan servis serta nilai kekakuan (EI) servis. Nilai parameter servis diambil
berdasarkan nilai perpindahan yang mendekati batas lendutan (perpindahan) yang disyaratkan
peraturan (diambil L/240 ≅ 5.8 mm), dimana L adalah panjang bentang (1400 mm).
Beberapa persamaan umum (diperoleh dari asumsi balok lentur lebar 1 meter dengan beban
terpusat di tengah) yang digunakan untuk analisis adalah:
Momen, M (kN. m) = 0.35 × Beban, P (kN)
Kekakuan, EI (N. mm2) = 5.7 × 107 ×Beban, P (N)
Perpindahan, δ (mm)
Hasil analisis karakterisitik penampang sampel atap dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 3.4 Hasil Analisis Karakteristik Penampang Sampel Atap Metal IMW 1000
IMW 1000 - 1 IMW 1000 - 2 IMW 1000 - 3
1
Beban
maksimum,
Pmax
kg 133 160 150 147.667
2
Perpindahan
maksimum,
δmax
mm 10.32 13.17 14.64 12.711
3
Momen
maksimum,
Mmax
kN.m 0.457 0.549 0.515 0.507
4Beban servis,
Pservis
kg 85 80 78 81.0
5Perpindahan
servis, δservis
mm 5.8 5.8 5.8 5.80
6Momen
servis, Mservis
kN.m 0.292 0.275 0.268 0.28
7 EIservis N.mm2 8.2E+09 7.7E+09 7.5E+09 7.8E+09
Identifikasi Sampel Atap Metal Type IMW 1000Parameter SatuanNo. Rata - rata
Pengujian Atap Metal IMW-1000
Laboratorium Rekayasa Struktur ITB | BAB 4 KESIMPULAN 12
BAB 4 KESIMPULAN
4.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian eksperimental sampel atap metal IMW – 1000, dapat diperoleh
kesimpulan sebagai berikut:
1. Karakteristik penampang atap metal IWF – 1000 rata – rata yang diperoleh berdasarkan
pengujian eksperimental (dengan metoda pembebanan terpusat di tengah) 3 sampel atap
metal antara lain:
a. Beban maksimum = 147.67 kg = 1.45 kN
b. Perpindahan maksimum = 12.7 mm = 0.013 m
c. Momen maksimum = 0.507 kN.m
d. Beban servis = 81 kg = 0.795 kN
e. Perpindahan servis = 5.88 mm = 0.006 m
f. Momen servis = 0.28 kN.m
g. Kekakuan (EI) servis = 7.8 x 109 N.mm2
2. Hasil karakteristik kekuatan (beban, perpindahan, dan momen) penampang atap metal
ini merupakan perilaku “aktual” penampang saat dikenai pembebanan merata terpusat
di tengah bentang. Hasil kapasitas kekuatan “aktual” ini dapat dibandingkan dengan
penampang yang sama dan sistem pembebanan yang tipikal. Jika pembebanan yang
terjadi berbeda, maka diperlukan analisis teoretis lebih lanjut untuk dapat memperoleh
kapasitas penampang yang lebih akurat.
3. Hasil karakteristik kekakuan (EI) penampang atap metal ini merepresentasikan nilai
modulus elastis material (E) dan inersia penampang (I). Dalam hal ini, nilai kekakuan
penampang tidak bergantung pada sistem pembebanan yang diberikan, tetapi
bergantung pada korelasi antara beban, perpindahan, dan panjang bentang.