1

Konstruksi rangka batang atau vakwerk adalah konstruksi batang yang terdiri dari

susunan batang-batang lurus yang ujung-ujungnya dihubungkan satu sama lain

sehingga berbentuk konstruksi segitiga-segitiga.

Sambungan dari ujung-ujung tadi dinamakan titik buhul dan sambungan tersebut

dihubungkan dengan perantaraan pelat buhul,seperti terlihat pada gambar 1.

C 7 D Pelat Buhul 3 4 5 6 A, B, C, D, E = Titik Buhul A 1 2 B E Gambar 1 Untuk menghitung suatu rangka batang didasari oleh keadaan-keadaan sebagai berikut:

a.Pengaruh gaya luar.

Gaya luar atau beban bekerja di titik buhul.

b.Titik buhul bersifat sebagai sendi bebas tanpa gesekan.

Supaya konstruksi rangka batang stabil maka harus dipenuhi:

S = 2 k-r

Dimana : S = jumlah batang = 7

K = jumlah titik buhul = 5

R = jumlah reaksi,karena sendi rol = 3

7 = 2.5-3 Jadi konstruksi rangka batang stabil

Untuk menyelesaikan konstruksi rangka batang statis tertentu dapat diselesaikan

dengan beberapa metode diantaranya :

a. Cara Grafis :

Cremona dan Garis Pengaruh

b. Cara Analitis :

Keseimbangan Titik Buhul dan Ritter

2

A. CARA GRAFIS 1. Cara cremona

Cara cremona ini adalah cara grafis dimana dalam penyelesaiannya menggunakan alat

tulis pensil yang runcing dan penggaris siku ( segitiga ).

Cremona adalah nama orang yang pertama-tama menguraikan diagram itu : Luigi

Cremona ( Itali ).

Pada metode ini skala gambar sangat berpengaruh terhadap besarnya kekuatan batang

karena kalau gambarnya terlalu kecil akan sulit pengamatannya.

Adapun cara penyelesaian cara cremona ini adalah :

a. Gambar dengan teliti dan betul suatu bagan sistem rangka batang ( hati-hati dalam

menentukan skala gambarnya ).

b. Kontrol apakah sudah memenuhi syarat kestabilan konstruksi rangka batang.

c. Berilah notasi atau nomor pada tiap-tiap batang.

d. Gambar gaya-gaya luar.

e. Tentukan besarnya reaksi tumpuan akibat adanya gaya luar.

f. Nyatakan dalam bagan semua gaya luar yang disebabkan oleh muatan serta

besarnya reaksi tumpuan. Kemudian dalam pikiran kita terbayang seolah-olah gaya-

gaya itu mengelilingi rangka batang dan urutannya searah putaran jarum jam.

g. Gambarlah vektor gaya-gaya luar tersebut dengan urutan sesuai arah jarum jam.

h. Mulailah lukisan cremona dari dua batang yang belum diketahui besar gaya

batangnya.

i. Kemudian langkah berikutnya menuju pada titik buhul yang hanya mempunyai dua

gaya batang yang belum diketahui besarnya.

j. Apabila arah gaya batang menuju pada titik buhul yang ditinjau maka batang itu

merupakan batang tekan atau negatif sedangkan bila arah gaya batang itu

meninggalkan titik buhul yang ditinjau maka batang itu merupakan batang tarik atau

positif.

Untuk lebih jelasnya perhatikan contoh dibawah ini :

3

Contoh 1 Diketahui konstruksi rangka batang seperti terlihat apada gambar 2.

Soal : Hitung besarnya semua gaya batang.

Penyelesaian :

A 1 A 2 A 3 A 4

4 m V1 D1 V2 D2 V3 D3 V4 D4 V5 D5 V6 D6 V7 D7 V8 B 1 A B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 01= RA = 60 T 60= RB = 120 T 4 m 16 m 8 m

Gambar 2

-B1

R 1 -V1 +D1 -V2 -B5 +A2 = +A3 = +A4 RB 0=2 -B2 = -B3 = -B4 -V5 +D5 + A 5 3 +A6 -V6 4 -V7 +D6 +A7

5 -D7

-B6 6

Gambar 3

Cremona Skala 1 cm ~ 10 ton

56=20T 45=40T 23=40 T

Q = 10 t/m’

34=40T

12=60 T

4

TABEL Kekuatan Gaya Batang

Gaya Batang

Tarik ( + ) ton

Tekan ( - ) ton

A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

0 60 60 60 60 20 20 - - - - - - 0 - - 0 0 - - - 0

60 2

0 0 0

20 2

60 2

-

- - - - - - -

60 60 60 60 80 80 -

60 60 - -

20 120 40 - - - - - - - -

20 2

2. Cara garis pengaruh

Garis pengaruh gaya reaksi dari sebuah konstruksi rangka batang adalah dengan

menganggap muatan satu ton terletak dititik pusat sentrum gaya yang dicari.

Yang dimaksud titik pusat sentrum adalah titik potong 2 gaya batang lainnya. Adapun

cara penyelesaiannya adalah : Σ M = 0 dan Σ Kv = 0

Apabila hasil dari perhitungan ketemu besarnya kekuatan gaya batang positif maka gaya

batang tersebut adalah gaya tarik, apabila negatif adalah tekan. Untuk lebih jelasnya

lihat contoh 2 pada gambar 4.

5

I II

A 1 A 2 A 3 A 4 D 4 m V1 D1 V2 D2 V3 D3 V4 D4 V5 D5 V6 D6 V7 D7 V8 B 1 A B 2 C B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 RA = 60 T I II RB = 120 T 4 m 16 m 8 m Gambar 4 Irisan I-I A3 . 4 + RA . 4 = 0 ( terhadap C ) bila RA = 1 ton maka A3 = -1 ton. 10 ton/m 60 T 3/4 (+) (+) 1/2 (-) 1/4 - 1 Gambar 5:GP.A3 (-) 1 1/2 (-) (+) 1/2 2 1 Gambar 6:GP.B3

½ 2

(-)

½ 2

(+)

(+) 2 (-)

1/4 2 1/4 2

Gambar 7:GP.D4

6

Lihat gambar 5:

Kekuatan Batang A3:1/2.8.1/2.10-1/2.4.1/4.10+60.3/4 = +60 ton

: 20 – 5 + 45 = 60 ton

Lihat gambar 6:

Kekuatan Batang B3:-1/2.8.1.10+1/2.1/2.4.10-60.1/2= -60 ton

Lihat gambar 7:

Kekuatan Batang D4:60.0,25 2 +1/2 .4.0,25 2 .10-1/2.8.0,5 2 .10= 0 ton

Supaya diingat :

Dibawah muatan titik : P ;

Besarnya gaya = P x ordinat pada gambar garis pengaruh,

Dibawah muatan terbagi rata : q t/m ;

Besarnya gaya = q x luas gambar garis pengaruh dibawah q.

B. Cara Analitis

1.Cara Keseimbangan Titik Buhul

Karena gaya- gaya itu berpotongan pada satu titik maka untuk menghitung gaya-gaya

yang belum diketahui digunakan: ΣKh = 0

ΣKv = 0

Cara penyelesaiannya adalah :

a. Gambar dengan betul vakwerk dengan muatannya dan berilah notasi.

b. Pergunakan rumus ΣKh = 0

ΣKv = 0

c. Anggaplah : kekuatan menuju kekanan adalah (+)

kekiri (-)

keatas (+)

kebawah (-)

d. Carilah besarnya RA dan RB

e. Kekuatan gaya batang dinamakan tarik bila arah gaya meninggalkan titik buhul dan

tekan bila arah gaya menuju titik buhul.

Contoh 3 :

Diketahui konstruksi vakwerk seperti terlihat pada gambar 8.

Berapakah besarnya kekuatan gaya batang pada vakwerk tersebut.

C a1 E a2 F a3 H a4 J V1 D1 V2 D2 V3 D3 V4 D4 45° A b1 D b2 G b3 I b4 B

7

RA = 3 T P = 4 T RB Gambar 8 Penyelesaian : Dicari RA dan RB

ΣMB = 0 RA = 4

3.4 = 3 T

ΣMA = 0 RB = 4

1.4 = 1 T

Buhul A : V1 ΣKv = 0 RA + V1 = 0 A V1 = - 3 T ( tekan ) b1 ΣKh = 0 b1 = 0 RA = 3 T Catatan : Untuk gaya batang yang belum diketahui besarnya dianggap tarik dulu

Bila nanti pada hasil perhitungan hasilnya positif, maka pemisalan kita benar maka

hasilnya tetap positif atau tarik ( + ).

Apabila hasilnya negatif maka pemisalan kita salah dan gaya batang tersebut

kekuatannya tetap negatif atau tekan ( - ).

Buhul C :

C a1 ΣKv = 0 ΣKh = 0

2 V1 – ½ d1 2 a1= ½ d1 2

45° ½ d1 3 = ½ d1 2 a1 = - ½ . 2 . 3 2

V1 d1 a1 = (-) 3 T

½ d1 2 d1 =

22

1

3 = (+) 23 T

Buhul D : -4 + V2 + ½ 2 d1 = 0 -4 + V2 + ½ . 2 . 3 2 = 0

V2 = 4 – 3 = 1 t ( +/ tarik)

V2 ΣKv = 0

d1 - 4 + 2 + ½ 2 d1 = 0

½ 2 - 4 + ½ ½ 2 . 3 2 = - 2

V2 = 4 – 3 = ( + ) 1 T 45° ΣKh = 0

- ½ 2 d1 + b2 = 0

½ 2 D b2 b2 = ½ 2 . 3 2

b2 = (+) 3 T 4 T Buhul E : a1 a2 ΣKv = 0

45° ½ 2 d2 - V2 – ½ 2 d2 = 0

- 1 = ½ 2

½ 2 d2 - d2 = (-) 2 T

ΣKh = 0

V2 a1 + a2 + ½ 2 d2 = 0

8

3 + a2 + ½ 2 d2 = 0

a2 = (-) 2 T

Buhul F : F ΣKv = 0 a2 a3 V3 = 0 ΣKh = 0 V3 a2 + a3 = 0 a3 = (-) 2 T Buhul G : ΣKv = 0

½ 2 d3 - ½ 2 d2 = 0

d2 ½ 2 d3 d3 d3 = 2

21

1

d3 = (+) 2 T

ΣKh = 0

½ 2 d2 b2 + ½ 2 d2 + ½ 2 d3 + b3 = 0

- 3 + 1 + 1 = - b3

b2 ½ 2 d2 ½ 2 d3 b3 b3 = (+) 1 T

Buhul H : ΣKv = 0

a3 H - V4 – ½ 2 d3 = 0

½ d3 2 a4 V4 = – ½ 2 . 2

V5 = (-) 1 T ΣKh = 0

½ 2 d3 a3 – ½ 2 d3 + a4 = 0

d3 2 – ½ 2 . 2 = - a4

a4 = (-) 1 T V4 Buhul I : ΣKv = 0 ΣKh = 0

V4 -V4 + ½ 2 d4 = 0 - b3 +½ 2 d4

+ b4 = 0

d4 - 1 = - ½ 2 d4

d4 = 2

21

1

½ 2 d4 b4 d4 = (+) 2 T

b3 I ½ 2 d4

Buhul J :

a4 ½ 2 d4 J b4 = 1 – ½ 2 . 2

b4 = 0 ΣKv = 0

½ 2 d4 - ½ 2 d4 . V5 = 0

V5 = – ½ 2 . 2

d4 V5 = (-) 1 T V5

9

Buhul B : V5 ΣKv = ? 0 - V5 + RA = 0 B - 1 + 1 = 0 (cocok) RA = 1 T Setelah ketemu semua gaya batangnya lalu dimasukkan dalam tabel gaya batang (tabel 7). Tabel 7

Gaya Batang

Tarik (+) (ton)

Tekan (-) (ton)

a1 a2 a3 a4 b1 b2 b3 b4 v1 v2 v3 v4 v5 d1 d2 d3 d4

- - - - 0 3 1 0 - 1 0 - -

3 2

-

2

2

3 2 2 1 - - - - 3 - - 1 1 -

2

- -

2. Cara Ritter ( Nama orang A. RITTER 1963).

Cara Ritter adalah suatu cara untuk mencari besar gaya batang dengan potongan atau

irisan analitis. Cara ini pada umumnya hanya memotong tiga batang mengingat hanya

ada tiga persamaan statika saja yaitu :

ΣM = 0

ΣKv = 0

ΣKh = 0

Walaupun untuk dinding jembatan kereta api bagian atas yaitu Vakwerk K juga bisa

diselesaikan, disini memotong empat batang. Adapun penyelesaiannya mula-mula

vakwerk dipotong dua bagian yaitu pada batang yang akan dicari besarnya gaya batang

tersebut. Ambil pada potongan yang pendek supaya mudah penyelesaiannya.

10

Gaya batang mula- mula dianggap tarik dulu tetapi bila nanti pada hasil perhitungan

hasilnya positif berarti gaya batang tersebut tarik (+) tetapi bila hasil tekan (-) berarti

gaya batang tersebut menuju potongan tersebut.

Cara ini baik bila hanya ingin mencari sebagian gaya batang saja. Untuk lebih jelasnya

marilah kita lihat contoh 4 dibawah ini.

Contoh 4:.

Konstruksi rangka batang AB seperti terlihat pada gambar 1 dimuati muatan P = 4 T.

Disini kita akan mencari besarnya kekuatan batang a3, d3, dan b3 dengan cara

potongan analitis ( RITTER).

± a3 d3 A P=4 t B b3

RA RB

Mula-mula kita cari dulu besarnya reaksi RA dan RB, setelah dapat maka kita lihat letak

potongan pada vakwerk, bagian mana yang akan diambil sehingga mempermudah

penyelesaiannya pada gambar diatas, bagian kanan yang kita ambil karena lebih mudah

daripada bagian kiri.

Mula-mula batang dianggap tarik dulu terhadap potongan yang ditinjau seperti terlihat

pada gambar dibawah ini.

a3 Cb3

d3 Kita cari besarnya RB : ΣMA = 0 , RB = 8

2.4 = 1 T

½ 2 d3 ½ 2 d3

Ca3 b3 B RB Kita cari centrum kekuatan batang b3 (ca3) yaitu perpotongan batang a3 dan batang d3.

Begitu pula centrum kekuatan batang a3 (ca3) yaitu perpotongan batang b3 dan batang

d3.

Lalu kita cari Σ M Ca3 = 0 - RB . 4 – a3 . 2 = 0

- 1 . 4 = 2 a3

a3 = (-) 2 T

Berarti kekuatan a3 negatif (tekan)

Σ M Cb3 = 0 - RB . 2 – 2 . b3 = 0

- 2 = - 2 b3

b3 = (+) 1 T

berarti kekuatan b3 positif (tarik)

11

Karena a3 dan b3 sejajar maka tidak ada titik potongnya sehingga Cd33 tidak ada, maka

dipakai : Σ Kv = 0 (tinjau potongan bagian kiri)

RB - ½ 2 d3 = 0

d3 = (+) 2 T Berarti kekuatan d3 positif (tarik).